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膜片联轴器膜片应力计算及疲劳寿命分析

发布时间:2020-01-02
膜片联轴器(亦称叠片、钢片联轴器)是一种有广泛发展前途的、新型的、可取代齿式联轴器的两..

膜片联轴器(亦称叠片、钢片联轴器)是一种有广泛发展前途的、新型的、可取代齿式联轴器的两轴联接装置它由两端轴、膜片组、中间轴和连接螺栓组成。其中,膜片组由一定数量的薄不锈钢涂层膜片叠合而成,通过它来传递转矩和运动。
  联轴器所连接的两轴,由于制造和安装误差、承载变形、热变形以及机座下沉等原因,轴线间会产生某种程度的轴向、角向、径向偏概轴线的相对偏移会在轴、轴承和联轴器上引起附加载荷,使机组工作条件恶化膜片联轴器能通过膜片的挠性来吸收轴线间的三向偏移,改善工作条件膜片联轴器能传递大的转矩,而且具有结构简单、加工方便、不需润滑等优点,因而广泛应用于航空、舰船、石油化工、机械制造等领域。
  膜片是膜片挠性联轴器的关键元件,由于轴线间偏移、传递转矩、承受离心力,膜片工作时处于复杂的受力状态。膜片变形是薄板弯曲问题,一般情况下,膜片承受的预变形是小变形,采用小挠度理论来处理。
  膜片上相邻两孔的螺栓分别与两端轴和中间轴的凸沿相连接,即螺栓相间反向布置,导致它们之间通过膜片的挠性可以有相对位概当确定一个孔所在的位置是固定时,相邻的两孔处,由于预变形而导致法向作用力,对隔过一个孔的第三孔,又可为固定约束。
  膜片传递转矩时,转矩是通过主动螺栓利用膜片元件带动从动螺栓,沿螺栓分布圆切线方向传递的。忽略膜片间微小的相对运动,认为各膜片均匀承担转短螺栓作用在膜片上的力在膜片平面内,按平面应力问题求解,取三分之一膜片的一半。
  根据上述分析,利用薄板弯曲有限元法计算膜片轴向偏移、角向偏移时的应力,按平面应力法计算传递转矩的应力和旋转离心应九角向偏移引起的偏斜弯曲应力为交变应力,其余三种应力可合成为平均应力。
  知道了各应力,就容易对膜片作强度校核。并且,由单个膜片的载荷与变形关系,可估算出膜片联轴器的附加载荷,即较大轴向力与恢复力矩。
  膜片作为关键性元件,其疲劳寿命决定着膜片联轴器的正常使用寿命。上面由有限元分析,可求得膜片所受的应力状。又由于膜片是个缺口件,其疲劳强度和寿命取决于应力集中(或应变集中)处的较大局部应力和应变,因此,适宜用局部应力一应变法计算其疲劳裂纹萌生寿命。
  安装膜片联轴器需注意的8点,如下:
  ①带膜片的产品有棱边,有致伤可能,建议安装时佩戴厚手套等。
  ②请在联轴器周边安装保护罩等装置以确保安全。
  ③安装时轴心偏差超出容许值时,联轴器可能会发生变形从而导致损坏或使用寿命缩短。
  ④联轴器的容许轴心偏差包括径向,角向,轴向偏差。安装时,请进行调整确保轴心偏差在对应的产品目录的容许值范围内。
  ⑤当多种偏差同时出现时,相应的容许值要减半。
  ⑥为了延长联轴器的使用寿命,建议将轴心偏差设定为容许值的1/3以内。
  ⑦在插入安装轴后再拧紧螺丝,否则会导致联轴器变形。拧紧螺丝时,请使用扭力扳手,切勿使用附件以外的螺丝安装。
  ⑧如果在运转过程中出现异常声音,请立即停止运行,并对安装精度,螺丝松动情况等分别进行检查。建议安装调试完毕后在螺丝外表面涂粘接剂,增加保护性能。
  选择自己所需要的联轴器:
  1、膜片联轴器至少由一个膜片和两个轴套组成。膜片被用销钉紧固在轴套上一般不会松动或引起膜片和轴套之间的反冲。有一些生产商提供两个膜片的,也有提供三个膜片的,中间有一个或两个刚性元件,两边再连在轴套上。
  2、膜片联轴器这种特性有点像波纹管联轴器,实际上联轴器传递扭矩的方式都差不多。膜片本身很薄,所以当相对位移荷载产生时它很容易弯曲,因此可以承受高达1.5度的偏差,同时在伺服系统中产生较低的轴承负荷。
  3、膜片联轴器常用于伺服系统中,膜片具有很好的扭矩刚性,但稍逊于波纹管联轴器。
  4、另一方面,膜片联轴器非常精巧,如果在使用中误用或没有正确安装则很容易损坏。所以保证偏差在联轴器的正常运转的承受范围之内是非常必要的。
  5、根据轴径调整型号:初步选定的轴承联轴器联接尺寸,即轴孔直径d和轴孔长度L,应符合主、从动端轴径的要求,否则还要根据轴径d调整联轴器的规格。主、从动端轴径不相同是普通现象,当转矩、转速相同,主、从动端轴径不相同时,应按大轴径选择联轴器型号。新设计的传动系统中,应选择符合GBT3852中规定的七种轴孔型式,推荐采用轴孔型式,以提高通用性和互换性,轴孔长度按i轴承联轴器产品标准的规定。 

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