膜片聯(lián)軸器動(dòng)力學(xué)特性分析

針對(duì)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)所使用的彈性膜片聯(lián)軸器，在考慮聯(lián)軸器不對(duì)中的情況，利用有限元軟件對(duì)膜片受力情況進(jìn)行模擬分析，得出了平行不對(duì)中和交角不對(duì)中情況下膜片的接觸應(yīng)力以及分布情況，利用有限元軟件和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)原理計(jì)算出聯(lián)軸器的固有頻率，并和制造商處的不對(duì)中量和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。在機(jī)械主軸的旋轉(zhuǎn)問題中，轉(zhuǎn)子的不對(duì)中是一個(gè)被各界關(guān)注和討論的問題，對(duì)于柔性聯(lián)軸器而言，彈性部件使不對(duì)中，但并不代表不對(duì)中產(chǎn)生的附加載荷和交變應(yīng)力被，而是通過彈性元件的變形，將不對(duì)中產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)在聯(lián)軸器上.轉(zhuǎn)子的振動(dòng)不僅會(huì)對(duì)系統(tǒng)部件產(chǎn)生損害，在某些對(duì)不平衡響應(yīng)要求較高的設(shè)備來說，對(duì)實(shí)際運(yùn)行后的結(jié)果和數(shù)據(jù)也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的干擾和誤差，當(dāng)不對(duì)中量過大或者負(fù)載形式比較復(fù)雜時(shí)，會(huì)對(duì)聯(lián)軸器和主軸甚至整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生不可估計(jì)的影響.機(jī)器部件的疲勞失效和維護(hù)成本都隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈而提高，防止聯(lián)軸器部件的失效或延長(zhǎng)使用周期有著很高的經(jīng)濟(jì)意義.

基于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組連接電機(jī)轉(zhuǎn)子軸和齒輪箱高速軸的膜片聯(lián)軸器，通過有限元法，對(duì)膜片的靜強(qiáng)度進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，了此工況下的膜片結(jié)構(gòu).對(duì)由于增加了隔振器而引起聯(lián)軸器不對(duì)中的海軍艦船動(dòng)力裝置進(jìn)行了研究，并通過對(duì)齒式聯(lián)軸器一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的分析和數(shù)值仿真得出剛性聯(lián)軸器要比柔性聯(lián)軸器容易發(fā)生失穩(wěn)，而且兩者的失穩(wěn)均發(fā)生在系統(tǒng)一階固有頻率付應(yīng)轉(zhuǎn)速的2倍附近.基于經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原理，設(shè)法避免失穩(wěn)和振動(dòng)的產(chǎn)生不如分析實(shí)際使用過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)和失穩(wěn)狀況，預(yù)測(cè)裝置的壽命來的經(jīng)濟(jì).由于制造和裝配的誤差，電機(jī)和轉(zhuǎn)子的不付中在實(shí)際情況下難以避免，對(duì)包含聯(lián)軸器不對(duì)中和轉(zhuǎn)子不平衡的系統(tǒng)進(jìn)行了建模，不付中引起的反力、反力矩和偏心轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)方程，進(jìn)而分析得出由此引起的系統(tǒng)徑向振動(dòng)在系統(tǒng)2階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)非常明顯.李明等則建立了一個(gè)多跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，通過不付中聯(lián)軸器一轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，得出系統(tǒng)響應(yīng)中不工頻分量，還有隨著轉(zhuǎn)速提高而增大的倍頻分量，為Sekhar的理論給出了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，他還測(cè)量出了振動(dòng)軸心的軌跡.

機(jī)械動(dòng)力部分容易出現(xiàn)故障和疲勞損壞的部件就是聯(lián)軸器，而為了迎合復(fù)雜工況和降低其他配合工裝的制造成本，不對(duì)中現(xiàn)象又是不可避免的，與其提高軸系的加工精度和降低裝配誤差，不如在聯(lián)軸器性能上進(jìn)行改進(jìn)和校驗(yàn)，彈性膜片聯(lián)軸器的關(guān)鍵部件—膜片不僅可以吸收兩軸不對(duì)中造成的應(yīng)力影響，并且裝配簡(jiǎn)單，維護(hù)周期長(zhǎng)，利用有限元軟件對(duì)其在不對(duì)中時(shí)的應(yīng)力進(jìn)行模擬分析，并分析其可承受的轉(zhuǎn)速，對(duì)實(shí)際裝配和使用起指導(dǎo)作用.

聯(lián)軸器模態(tài)分析  聯(lián)軸器一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型和簡(jiǎn)化

一個(gè)通過步進(jìn)電機(jī)直連的主軸系統(tǒng)，主軸的另一端連接有質(zhì)量偏心的大直徑盤，步進(jìn)電機(jī)通過金屬膜片聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)主軸系統(tǒng)

實(shí)際的轉(zhuǎn)子是一個(gè)質(zhì)量連續(xù)分布的彈性體，理論上將具有多的自由度，在考慮轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問題時(shí)可以將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)沿旋轉(zhuǎn)軸線簡(jiǎn)化為若干具有集總質(zhì)量的圓盤，將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量集總到若干結(jié)點(diǎn)，由轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)原理得，這些結(jié)點(diǎn)一般選在軸的界面有突變處，軸系細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)的固有頻率影響不大，因此可以對(duì)軸系不變計(jì)算的細(xì)節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)化.

通過對(duì)膜片聯(lián)軸器的整體仿真，在模型上施加實(shí)際工況轉(zhuǎn)化后的載荷，并對(duì)聯(lián)軸器不對(duì)中情況進(jìn)行模擬，聯(lián)軸器的應(yīng)力分布，變形情況和固有頻率，通過和已知數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了模型的正確性和計(jì)算的準(zhǔn)確性，再根據(jù)實(shí)際裝配情況下兩種不對(duì)中狀態(tài)的藕合得出理論允許的不對(duì)中分量百分比.