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膜片式联轴器性能分析

发布时间:2020-01-06
膜片式联轴器(亦称GNL钢片挠性联轴器)是一种具有广泛应用前景的、新型的可取代齿式联轴器​..

绝大多数动力机械都必须可靠地解决功率的有效传递。在实际运行中,原动机和变速齿轮箱,原动机和工作机之间,常常由于现场条件而使轴线产生偏移,因此驱动轴系中各部件连接成了一个非常关键的问题,在大功率高速机组和原动机安装减振器的机组中,动力轴系的挠性连接技术尤为突出,迫切希望轴线在角度挠曲、轴向和径向位移方面具有良好的补偿。与此同时,动力传递更要求挠性联轴器还具有优越的动态性能,保证整套传动系统有较高的可靠J陛和有效的节能作用。
  膜片式联轴器(亦称GNL钢片挠性联轴器)是一种具有广泛应用前景的、新型的可取代齿式联轴器、橡胶式联轴器的传动装置。传动联轴器所联接的两轴,由于制造和安装误差、承载的变形、热膨胀压缩、延伸以及基座下沉等原因,轴线间会产生一定的轴向、角向、径向偏移。它将在轴、轴承和联轴器上引起附加载荷,使机组工作条件恶化。甚至会有损坏机组现象发生。钢片联轴器利用钢片的弹性变形来补偿轴线间的轴向、角向、径向相对位移,达到改善工作条件目的。
  GNL钢片挠性联轴器的结构主要由不锈钢金属薄片(钢片)、半联轴器、中间套、压紧元件、螺栓、防松螺母、限位垫圈等组成。
  其工作原理:扭矩从主动端半联轴器输入,经沿圆周间隔布置的高强度螺栓将扭矩传输至前端挠性钢片组,再由挠性钢片组通过高强度螺栓传到中间套筒,并同样由另后端挠性钢片组、高强度螺栓及从动半联轴器输出。钢片组件是挠性联轴器的关键部件,它是由一定数量的薄片弹性不锈钢叠合组成,通过它来传递扭矩和消除来自多方位的偏移量。钢片厚度一般视扭矩的大小和工况的不同而选择,一般为0.35~1.20mm,其形状有圆环式、连杆式、束腰式等。
  在无轴向变位和角向偏转变位的正常稳定工作时,杆件承受纯拉压应力和旋转质量离心力,金属片承受合成平均应力。实际工作中,轴系都有一定串动,角向挠曲和径向移位。因此,杆件上再叠加有弯曲交变应力,其交变频率等于轴系旋转频率的2倍,交变的幅值取决于几个变动移位值的矢量和。
  在联轴器稳定工作时,其失效的原因不是由于受载过度而平均应力超值,而是由于交变应力过大,超过允许疲劳极限而在压紧圈附近压杆上产生疲劳裂纹或断裂,然后扩散至拉杆边,然后联轴器产生故障。根据钢片疲劳试验,正常工况下,金属钢片的疲劳循环次数理论上为无限值,因此GNL联轴器的额定使用寿命极长,可达5年之久。
  传动系统中安装GNL联轴器时,钢片组的刚度对系统的扭转特性起着重要作用。通常情况下系统的工作转速要避开系统的自振频率(一阶),以免发生共振。
  如果GNL联轴器由于安装上精度不符合要求,而使钢片压杆产生二阶压曲形状则产生片间摩擦的区域会扩大到压杆中间,而产生更大的摩擦阻尼,由于钢片是耐磨、耐高温弹性钢质材料制成,因此工作中钢片间振荡摩擦不会影响其可靠寿命,这就是GNL联轴器的优良特点。为了GNL联轴器正常工作,二阶压屈现象是不希望产生的。
  根据GNL的钢片轴位移刚度特性。由轴系横振产生轴向和角向偏移时((2°和0.5°~1°之内)其复位力是相应微小的,振动交变力通过两组钢片的传递也大大衰减。从而使从动轴段上的横振幅值降至很小,GNL联轴器这种优良的隔振特性,不仅由试验台架上测得的具体数据所证实,同时被所有装用GNL联轴器传动设备和船用推进机组所证实。

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