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    膜片聯軸器膜片有限元分析及結構優化設計研究

    發佈時間:2019-12-24
    膜片聯軸器主要由左右半聯軸器、膜片組、中間體、螺栓、防鬆螺母、墊塊等零部件組成。..

    聯軸器是機械傳動中常用的部件,它主要用來聯接軸與軸,軸與其他迴轉零件,以傳遞運動和動力。現代工業的快速發展,導致各種新型高性能聯軸器的不斷涌現,其中應用於高速重載機械的膜片聯軸器,因其能傳遞大功率、壽命長、結構簡單、不需潤滑、安裝維護簡便並能補償軸向、徑向和角向位移等特點,在國外逐漸爲人們賞識。據有關資料稱,這種聯軸器有取代齒式聯軸器的趨勢。
      1剛性聯軸器和彈性聯軸器
      在風力發電機組中,常採用剛性聯軸器,彈性聯軸器(或萬向聯軸器)二種方式。剛性聯軸器常用在對中性好的二軸的聯接,而彈性聯軸器則可以爲二軸對中性較差時提供二軸的聯接,更重要的是彈性聯軸器可以提供一個彈性環節,該環節可以吸收軸系和外部負載的波動而產生的額外能量。
      在風力發電機組中通常在低速軸端(主軸與齒軸箱低速軸聯接處)選用剛性聯軸器。一般多選用漲套式聯軸器、柱銷式聯軸器等。在高速軸端(發電機與齒輪箱高速軸聯接處)選用彈性聯軸器(或萬向聯軸器)。一般選用輪胎聯軸器,或十字節聯軸器。
      剛性(漲套式)聯接是一種新型傳動聯結方式。八十年代國際上先進工業國家、如德國、日本、美國等在重型載荷下的機械聯接已廣泛採用了這一新技術。它與一般過盈聯接、無鍵聯接相比,脹套聯接具有許多獨特的優點:
      ①製造和安裝簡單,安裝脹套的軸和孔的加工不像過盈配合那樣要求高精度的製造公差。安裝脹套也無須加熱、冷卻或加壓設備,只須將螺栓按規定的扭矩擰緊即可。並且調整方便,可以將輪毅在軸上很方便地調整到所需位置。
      ②有良好的互換性,且拆卸方便。這是因爲脹套能把較大配合間隙的輪毅聯接起來。拆卸時將螺栓擰鬆,即可使被聯結件容易地拆開。
      ③脹套聯接可以承受重負荷。脹套結構可作成多種式樣,一個脹套不夠,還可多個串聯使用。
      ④脹套的使用壽命長,強度高。因爲它是靠磨擦傳動,對被聯接件沒有鍵槽削弱,也沒有相對運動,工作中不會摩損。脹套在脹緊後,接觸面緊密貼合不易鏽蝕。
      ⑤脹套在超載時,可以保護設備不受損壞。
      在風力發電機組中對彈性聯軸器的基本要求爲:
      ①強度高,承載能力大。由於風力發電機組的傳動軸系有可能發生瞬時尖峯載荷,故要求聯軸器的許用瞬時較大轉矩爲許用長期轉矩的三倍以上。
      ②彈性高,阻尼大,具有足夠的減振能力。把衝擊和振動產生的振幅降低到允許的範圍內。
      ③具有足夠的補償性,滿足工作時兩軸發生位移的需要。
      ④工作可靠性能穩定,對具有橡膠彈性元件的聯軸器還應具有耐熱性、不易老化等特性。
      2膜片聯軸器
      膜片聯軸器主要由左右半聯軸器、膜片組、中間體、螺栓、防鬆螺母、墊塊等零部件組成。其工作原理爲:轉矩從左半聯軸器輸入,經主動高強度螺栓傳輸至膜片組,膜片組再通過從動高強度螺栓將轉矩傳至中間體,同樣轉矩通過另一端的膜片組、高強度螺栓及右半聯軸器輸出。
      膜片常用的結構有輪輻式、圓環式、連桿式、多邊式、束腰式。輪幅式和連桿式是早期的形式,圓環式比較簡單,但柔性差,目前常用的還是多邊式和束腰式。特別是束腰式接近等強度,柔性好,螺栓孔周圍應力低,離心力小,去除多餘質量,轉速還可提高。據企業現場調查目前大多選用束腰式膜片。膜片厚度爲0.2-0.6mm,膜片組由一定數量的膜片重疊而成。
      膜片聯軸器兼有剛性聯軸器(如齒輪聯軸器)和彈性聯軸器(如彈性套柱銷聯軸器)的優點,與齒式聯軸器比較:
      ①膜片式是藉助於元件自身的撓曲來適應軸線的不對中,因而避免了齒式聯軸器的齒面的相對滑移或滾動摩擦接觸,故無需潤滑,省去了複雜滑油系統;②使用壽命長;
      ③不對中適應能力大,通常可達齒式的十倍;
      ④軸向推力小,只有齒式的幾分之一。
      與彈性套柱銷聯軸器比較:
      ①膜片聯軸器在角偏轉安裝條件下運轉,傳動效率高於彈性柱銷聯軸器,有節能作用;
      ②膜片聯軸器在角偏轉安裝條件下運轉,適應能力強,彈性柱銷聯軸器在偏轉2°情況下運轉2小時後,彈性圈全部損壞,而膜片聯軸器運動正常,無損壞現象;
      ③膜片聯軸器具有良好的減振作用,尤其在轉速達10000轉/分以上振動特別小,這種良好性能特別適用於活塞式動力機的傳動系統以及礦山機械、履帶式車輛的傳動。
      由於膜片聯軸器滿足風力機對彈性聯軸器的要求,並且比其他彈性聯軸器具有更多優良的性能,因此兆瓦級風電機組增速齒輪箱高速軸和發電機轉子軸的連接採用膜片聯軸器。

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