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膜片受载张口对膜片联轴器周向刚度影响的研究

发布时间:2019-06-20
膜片联轴器是一种全金属干式挠性联轴器。其挠性元件由高强度合金钢薄片制成,嵌在半联轴器和外套的孔内,将输出轴和输入轴联接起来。

膜片联轴器是一种全金属干式挠性联轴器。其挠性元件由高强度合金钢薄片制成,嵌在半联轴器和外套的孔内,将输出轴和输入轴联接起来。受载时,膜片组产生弹性变形来实现联轴器的挠性传动,使联轴器可以吸收两侧传动轴的不对中和冲击。同时,金属材质使其能在其它含有非金属元件的联轴器难以承受的高温、潮湿等恶劣条件下工作。其结构相对简单,装拆方便,造价较低,无需润滑与维护。因此,膜片联轴器广泛应用于由电动机、内燃机驱动的泵、风机、压缩机或各类透平机械驱动的经减速机减速后的中低速部位。
膜片联轴器刚度是用户选用产品时的重要参考数据。如果刚度过小,则使得输入轴与输出轴受载时的周向角度偏差变大,降低轴传动的位置精度、同步性。如果刚性过大,则使传递轴与支座间因存在干涉而多一附加载荷,不能有效补偿两轴间的不对中。
由于工作原因,笔者有幸参与了关于膜片联轴器扭转刚度的测试研究,随后翻阅了有关中文资料,现场工作的经历让我不免对文献中的理论推导产生了一些怀疑。比如说,无论是对膜片联轴器的数学建模,还是有限元仿真,几乎都假设各膜片在整个受载过程中受力均匀,取膜片组的一个单片,作为直杆受扭弯曲模型进行分析。如果假设成立,那么各膜片的应力应变相同,紧密叠合在一起并朝同一方向变形。但现场试验表明,当扭矩增加到某一数值(该数值并非定值,并远小于额定扭矩)时,膜片组产生张口,并伴有较大振动,并随扭矩增大而扩大,达到一定程度时,扭矩变化很小,而张口显著扩大。很显然,各膜片受载时的受力情况并不相同,当膜片间的差异随着扭矩增大而达到一定程度时,膜片组产生张口,而张口的产生显然对膜片联轴器性能会产生一定的影响。
联轴器大多被运用在机床和半导体系机械等精密机械上,联轴器除了本身必需具备高刚性外,还应具有能耐受反复扭转负载的高弹性疲惫限度的能力。工作环境是选择联轴器时考虑的重要因素之一,如温度、湿度、水、蒸汽、粉尘、砂子、油、酸、碱、腐蚀介质、盐水、辐射等状况。对于高温、低温、有油、酸、碱介质的工作质量,不宜选用以一般橡胶为弹性元件材 料的挠性联轴器,应选择金属弹 性元件挠性联轴器,例如膜片联轴器、蛇形弹簧联轴器等。
膜片联轴器是由两种法兰半联轴器和一组膜片靠螺丝紧固实现转动,在安装时应注意以下几点要求:
1)将安装轴表面的灰尘污浊擦拭干净,同行抹一层薄薄的机油或者润滑剂;
(2)将膜片联轴器内孔清洁干净,抹机油或者润滑剂;
(3)将膜片联轴器插入安装轴,如孔径偏紧,注意避免用铁锤或硬金属击打安装;
(4)定位完成后,先按对角线方向,用扭力扳手(规定的拧紧力矩1/4)轻轻地拧紧螺丝;
(5)加大力度(规定拧紧力矩的1/2)重复完成第4步动作;
(6)按规定的拧紧力矩进行拧紧力矩进行拧紧固定;
(7)然后,按圆周方向依次拧紧固定螺丝;
一般情况下应按机组的实际传递功率和实际工作转速来确定传递扭矩选用膜片联轴器,这样选出的膜片联轴器不仅能满足传扭要求,而且结构相对轻巧,对机组的附加力和弯矩也小。有些用户为了追求保险,选择联轴器时层层加码,这样选用的联轴器往往过于笨重,使用效果不好。
联轴器在工作时受稳态载荷CAL口扭矩、轴向不对中等环口交变载荷CAL口交变扭矩、角向和径向不对中等)的复合作用。联轴器厂家在产品设计时通常会留有一定疲劳系数卿阵与咆的比值天关键受力元件的复合应力点一般落在修正的古德曼曲线伍似恒寿命曲线)的左下方,使疲劳系数大于1。联轴器选型时厂家会根据不同工况下扭矩波动的剧烈程度乘以一个合理的工况系数汉称“服务系数”天实际工作点会进一步远离古德曼曲线。
总之,膜片联轴器选型的依据应是成套商或主机厂家提供的机器类型和正常情况下的轴功率,不应层层加码。当然,有些场合还应考虑其它工况。
1、洽理估算热涨值
由于温度场的复杂性,要准确地计算机器由冷态到热态的热涨值是很困难的。当然,膜片联轴器有比较大的轴向补偿能力。估算时要考虑转子推力轴承的位置和机壳死点的位置,确定转子和机壳的膨胀方向以及机壳膨胀对转子位置的影响,然后根据材料的线涨系数分别计算转子和机壳的膨胀量,进行叠加从而求出机器热涨造成的轴头位置变化量。
2、所选联轴器应能适应机组连续转速的1100.机组工作转速不同,联轴器的选材、结构设计、加工精度、动平衡精度等要求均不同。一般情况下,联轴器制造厂家有不同的系列来分别满足不同转速范围的需要。因此,选择膜片式联轴器型号时应核查该型号的*许用转速能否满足机组要求。

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