带您分析膜片联轴器的膜面应力

带您分析膜片联轴器的膜面应力

膜片联轴器在轴上装配完后，应仔细检查齿式联轴器与轴的垂直度和同轴度。一般是在齿式联轴器的端面和外圆设置两块百分表，盘车使轴转动时，观察齿式联轴器的全跳动（包括端面跳动和径向跳动）的数值，判定联轴器与轴的垂直度和同轴度的情况。不同转速、不同型式的联轴器对全跳动的要求值不同，联轴器在轴上装配完后，使联轴器全跳动的偏差值在设计要求的公差范围内，这是齿式联轴器装配的主要质量要求之一。造成齿式联轴器全跳动值不符合要求的原因很多，先可能由于加工造成的误差。而对于现场装配来说，由于键的装配不当引起联轴器与轴不同轴。键的正确安装应该使键的两侧面与键槽的壁严密贴合，一般在装配时用涂色法检查，配合不好时可以用锉刀或铲刀使其达到要求。键顶部一般有间隙，约在0.1-0.2mm左右。旋转机械对于联轴器与轴的同轴度要求高，用单键联接不能高的同轴度，用双键联接或花键联接能使两者的同轴度。

联轴器是将驱动部分和从动机构联结起来一同旋转并传递能量和运动的机械部件。联轴器可以分为刚性联轴器和弹性联轴器，刚性联轴器通常用于低速重载的概况下，其主要作用是传递大的功率；而弹性联轴器主要用于转子系统，它利用弹性元件或结构来调整和补偿由于制造、安装以及温度变化而造成的不对中，同时一般弹性联轴器都具有隔振的功能。对弹性联轴器的也有相当长的时间。

对膜片联轴器膜片的主要集中在联轴器膜片强度方面的，还没有发现关于膜片联轴器整体建模分析的文献。目前无论在国内还是，在进行膜片疲劳分析时，基本上都是施加静态载荷计算膜片寿命，这与实际工况有很大的差别。同时，在振动方面国内还没有发现关于对膜片联轴器整体系统进行有限元建模进行模态分析。

风力发电机组增速齿轮箱轴和发电机转子轴的连接采用膜片联轴器，膜片联轴器能传递大功率、寿命不错、结构简单、不需润滑并能补偿轴向、径向和角向位移，是风力发电机组传动链中的重要部件之一，它要有足够的强度和刚度，以确定机组在各种载荷情况下能正常运行。而且还要确定机组在遭受一些恶劣外部条件，如台风或暴风影响时的性。为了达到风电机组的长时间运行要求，对膜片联轴器进行强度疲劳分析。

采用有限单元法，以德国船级社(GL)认证规范为依据，对大型水平轴风力发电机组主要零部件联轴器进行强度、疲劳分析计算以及优化设计，以设计出达到风力发电机组要求的联轴器。

对膜片联轴器进行有限元分析包括以下几方面的内容：

1、按照膜片联轴器的受载情况，对膜片联轴器进行设计，建立风力发电机组膜片联轴器的实体几何模型。

2、为膜片建立两种不同单元的有限元模型：四面体和六面体单元，进行对比分析，选择较优的一种模型进行强度分析。计算了膜片在承受各种载荷情况下的变形和应力大小及其分布，进而对它们进行了限强度校核和结果分析，确定不同工况下联轴器的轴向、径向和角偏移量达到设计要求。

3、对膜片进行疲劳寿命分析，以机组的正常运行和使用寿命。

4、对膜片进行优化分析，以较佳的膜片结构。

膜片是膜片式联轴器的关键元件，由于联轴器中其它零件的刚度比膜片大得多，故可将膜片的刚度视为联轴器的刚度。由于联轴器轴向间偏移、传递转矩、承受离心力，膜片工作时处于复杂的受力状态。

l、膜面应力(转矩应力，设传递转矩为T(N0m)，总片数为m，对于8孔螺栓，由简化条件知，T单片=Tlm，每个主螺栓上所受的力为F=Tl4mR；

2、离心应力假定螺栓与膜片材料相同，可计算出各自的质量，根据所处的位置和螺旋角度，可算得离心力，且作用在总质心上。

3、轴向位移引起的弯曲应力由于在轴线方向上的安装误差，使膜片沿轴线方向发生弯曲变形，通过轴向位移的大小可以求出轴向力的大小。

4、径向、角向位移引起的弯曲应力由于在轴线角向上的安装实际误差，使膜片沿轴线方向发生周期性弯曲变形，而且它是决定膜片疲劳寿命的主要因素，通过角度倾斜可以求出回复力矩的大小。

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