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膜片聯軸器的應力分布情況及改進方法

2020-03-30 20:09:00
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膜片聯軸器是一種以金屬撓性元件來傳遞轉矩而無需潤滑的傳動裝置,廣泛應用于艦船、航空、石油化工、機械制造等領域。其撓性元件是由   數量的薄金屬膜片0.2mm~0.6mm疊合而成的膜片組。工作時轉矩從主動法蘭盤輸入,經過沿圓周間隔布置的主動傳扭螺栓將轉矩傳輸至金屬膜片,再由膜片通過從動螺栓傳至從動法蘭盤輸出。它通過高強度合金膜片組產生彈性變形來實現聯軸器的撓性傳動,利用膜片的柔性來吸收輸入輸出軸間的相對位移,從而補償傳動軸系各個連接部分由于各種因素引起的殘余不對中。

膜片聯軸器能夠補償的不對中形式包括如下3種基本類型:角向(兩軸線成   角度交于兩軸端之間的中點)、橫向(兩軸線平行偏移)和軸向(兩軸軸向間隙過大)。旋轉軸系運行時出現的實際偏移往往是以上任意2種不對中的組合或者同時兼有3種不對中形式,因此膜片聯軸器實際工作時的載荷及變形比較復雜。

膜片作為膜片聯軸器的關鍵彈性元件,工作時承受的主要負荷。

當膜片聯軸器旋轉時,其角向偏移將產生交變應力,每旋轉一周循環交變一次。膜片動應力將導致膜片和螺栓的疲勞破壞,因而準確地計算動靜復合應力,是預測膜片聯軸器壽命、保證膜片式聯軸器可靠工作的關鍵。

已有的相關多限于分析膜片在單獨承受某一種載荷時的應力分布情況,而對于膜片實際承受復雜載荷時的動靜復合應力較少涉及。

相鄰兩螺栓孔之間的膜片段可等效為懸臂梁,并利用材料力學的方法推導出連桿型膜片聯軸器在單獨承受轉矩、離心載荷、軸向偏移以及角向偏移時膜片內部應力的計算公式,同時提出了一種計算膜片扭轉剛度的方法,是運用經驗公式來分析膜片應力和剛度的典型方法,但是其不足是無法考慮螺栓孔周圍區域應力集中效應的影響,導致計算應力與實際應力有較大的差距。


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