<strike id="rztlz"></strike>

    <form id="rztlz"><nobr id="rztlz"><progress id="rztlz"></progress></nobr></form>
      <address id="rztlz"><nobr id="rztlz"><meter id="rztlz"></meter></nobr></address>

        <noframes id="rztlz">

        <address id="rztlz"><address id="rztlz"><listing id="rztlz"></listing></address></address>

        膜片聯軸器膜片應力計算及疲勞壽命分析

        金屬彈性聯軸器
         

        網頁位置:首頁>>聯軸器>>膜片聯軸器>>聯軸器配件

        摘 要:對六孔圓環形和束腰形膜片,利用有限元方法和薄板彎曲理論建立膜片應力計算模型。引入改進的局部應力-應變法,建立計算膜片聯軸器膜片疲勞裂紋形成壽命的模型和方法。定量分析兩種形式膜片的應力、附加載荷的疲勞壽命,最后,得出對膜片組設計有參考價值的結論。
        關鍵詞:膜片;聯軸器;局部應力—應變法;疲勞;裂紋

        引 言膜片聯軸器
           膜片聯軸器(亦稱疊片、鋼片聯軸器)是一種有廣泛發展前途的、新型的、可取代齒式聯軸器的兩軸聯接裝置。它由兩端軸、膜片組、中間軸和連接螺栓組成(圖1)。其中,膜片組由一定數量的薄不銹鋼涂層膜片疊合而成,通過它來傳遞轉矩和運動。
        膜片聯軸器

        圖1 膜片聯軸器結構示意圖()

           聯軸器所連接的兩軸,由于制造和安裝誤差、承載變形、熱變形以及機座下沉等原因,軸線間會產生某種程度的軸向、角向、徑向偏移。軸線的相對偏移會在軸、軸承和聯軸器上引起附加載荷,使機組工作條件惡化。膜片聯軸器能通過膜片的撓性來吸收軸線間的三向偏移,改善工作條件。膜片聯軸器能傳遞大的轉矩,而且具有結構簡單、加工方便、不需潤滑等優點,因而廣泛應用于航空、艦船、石油化工、機械制造等領域。

           本文根據膜片的結構和工作特點,針對工程設計中常見的六孔圓環形和束腰形膜片(圖2、3),利用有限元方法建模,分析膜片的應力,并編寫了相應的應力計算軟件。在此基礎上,引入修正的局部應力-應變法估算膜片疲勞裂紋形成壽命,為工程設計提供了理論依據與 方法。

        膜片聯軸器

        圖2 圓環形膜片

        圖3 束腰形膜片
        1 膜片應力分析
        膜片是膜片撓性聯軸器的關鍵元件,由于軸線間偏移、傳遞轉矩、承受離心力,膜片工作時處于復雜的受力狀態。膜片作為彈性元件,承受的負荷如表1所示。

        表1 膜片承受的負荷


        軸向偏移 傳遞轉矩 旋轉離心力 螺栓擰緊力 角向偏移
        彎曲應力 膜面應力 離心應力 擠壓應力 彎曲應力


        表中前4種為穩態應力,后一種為交變應力,這里著重討論軸線間偏移和傳遞轉矩時膜 片的應力。
        膜片變形是薄板彎曲問題,一般情況下,膜片承受的預變形是小變形,采用小撓度理論來處理。
        膜片上相鄰兩孔的螺栓分別與兩端軸和中間軸的凸沿相連接,即螺栓相間反向布置,導致它們之間通過膜片的撓性可以有相對位移。當確定一個孔所在的位置是固定時,相鄰的兩孔處,由于預變形而導致法向作用力,對隔過一個孔的第三孔,又可為固定約束。圖4說明了這種約束與載荷的作用情況。

        膜片聯軸器
        圖4 膜片預變形受力與約束情況
        根據軸向預變形的載荷對稱性和結構對稱性,可取三分之一膜片來進行分析(圖5)。小變形條件下,可以應用薄板彎曲小撓度理論。對三分之一膜片進行網格劃分(三角形薄板單元)和有限元計算,每個節點有三個自由度。如果約束AB、CD邊的自由度,則應力計算值將過大。實際上,膜片AB、CD處可以發生翹曲等不規則的變形,故AB、CD邊應作為自由邊。在兩端的半圓孔上施加約束,中間螺孔承受載荷。這樣就把它作為靜定簡支結構來處理。膜片模型有兩種形式,即圖5a忽略螺孔的影響和圖5b計及螺孔的影響,為了更精確,宜采用圖5b所示的模型。經有限元計算,得到載荷和膜片應力、撓度的對應關系。
        對于角向預變形,可近似采用圖5的計算模型。
        膜片聯軸器
        圖5 軸向預變形約束及受力圖
        膜片傳遞轉矩時,轉矩是通過主動螺栓利用膜片元件帶動從動螺栓,沿螺栓分布圓切線方向傳遞的(圖6)。忽略膜片間微小的相對運動,認為各膜片均勻承擔轉矩。螺栓作用在膜片上的力在膜片平面內,按平面應力問題求解,取三分之一膜片的一半,簡化計算模型如圖 7所示。
        膜片聯軸器
        圖6 傳遞轉矩時膜片

        圖7 傳遞轉矩時膜片
        根據上述分析,利用薄板彎曲有限元法計算膜片軸向偏移、角向偏移時的應力,按平面應力法計算傳遞轉矩的應力和旋轉離心應力。角向偏移引起的偏斜彎曲應力為交變應力,其余三種應力可合成為平均應力。
        知道了各應力,就容易對膜片作強度校核。并且,由單個膜片的載荷與變形關系,可估算出膜片聯軸器的附加載荷,即最大軸向力與恢復力矩。
        膜片聯軸器上面只以六孔圓環形膜片為例作了分析,而束腰形膜片的計算模型與之相同。對于八孔、十孔膜片可作類似分析。

        2 膜片疲勞壽命分析
        膜片作為關鍵性元件,其疲勞壽命決定著膜片聯軸器的正常使用壽命。上面由有限元分析,可求得膜片所受的應力狀態。又由于膜片是個缺口件,其疲勞強度和壽命取決于應力集中(或應變集中)處的最大局部應力和應變,因此,適宜用局部應力—應變法計算其疲勞裂紋萌 生壽命。
        局部應力-應變法是近代在低周疲勞計算公式的基礎上,提出的新的疲勞壽命估算方法,認為只要最大局部應力應變相同,疲勞壽命就相同。局部應力-應變法估算出的是裂紋形成壽命。
        結論
        (1)由算例中可看出,由于束腰形膜片形狀合理,應力水平低,相同參數下,計算出的壽命要比圓環形膜片的長得多,并且在聯軸器上引起的附加載荷小,這正是工程中多采用束腰形膜片的原因。
        (2) 膜片的疲勞壽命并不取決于其名義應力,而是由應力集中(或應變集中)處的最大局部真應力和真應變所決定。因此,適宜用局部應力-應變法計算其疲勞裂紋萌生壽命。通過對局部應力-應變法的改進,建立了膜片聯軸器膜片疲勞壽命計算模型。
        (3)由計算得到的膜片壽命看,設計合理的膜片的使用壽命較長,能滿足機組大修期內不損壞的要求。

        膜片聯軸器國家標準 膜片聯軸器應用舉例 膜片聯軸器可以制成的各種形式
        聯軸器扭矩計算公式 聯軸器的拆卸 選用聯軸器有關的系數
        膜片聯軸器許用補償量 船用膜片聯軸器彎曲鋼度計算 脹緊聯結套選用方法
        膜片聯軸器安裝使用說明 膜片聯軸器國家標準 聯軸器大全
        脹緊套聯結單型膜片聯軸器 數控機床聯軸器出現松動的故障排除 撓性聯軸器怎樣克服扭轉振動
        液力連接螺栓在汽輪發電機組聯軸器上的應用 金屬膜片聯軸器特點和應用 常用聯軸器軸孔和鍵槽型式
        聯軸器軸套的常用聯結型式 數控機床聯軸器松動故障排除 帶錐套雙型彈性膜片聯軸器
        膜片聯軸器膜片應力計算及疲勞壽命分析 鋁合金聯軸器表面陽極氧化處理方法 膜片聯軸器膜片應力計算
        微型聯軸器主要用途 聯軸器常用術語說明 既能精確定位又能減振的聯軸器
        聯軸器新舊標準對照表 聯軸器的裝配方法 聯軸器的分類及標準表
        如何對聯軸器的潤滑保養 無鍵聯接制造工藝的研究 轉動設備聯軸器對輪找正原理的探討
        金屬彈性膜片聯軸器投資咨詢報告 聯軸器的選用方法 聯軸器 聯軸器標準概況

         

        波多野结衣办公室33分钟