膜盤的等強(qiáng)度近似理論

在膜盤所受的載荷中，扭矩載荷對膜盤的影響大，由于膜盤扭轉(zhuǎn)剛度及柔性是兩個(gè)相互矛盾的參數(shù)，故需要根據(jù)膜盤的受載特點(diǎn)來設(shè)計(jì)的膜盤型面。其中，膜盤在傳遞扭矩時(shí)所引起的切應(yīng)力為：

冗余結(jié)構(gòu)的功能有兩個(gè)，一是防止膜盤破損時(shí)的飛濺造成對周圍設(shè)備的損壞，二是當(dāng)膜盤破損時(shí)代替膜盤進(jìn)行扭矩傳遞，由此減少其故障時(shí)間，保護(hù)設(shè)備及人員。對于冗余結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析，主要從下面幾個(gè)方面進(jìn)行：干涉性分析、功能切換分析及變更模式后的強(qiáng)度分析，即首先要在膜盤正常工作狀態(tài)下，冗余結(jié)構(gòu)不會對膜盤產(chǎn)生干涉；其次根據(jù)膜盤的失效形式，對冗余結(jié)構(gòu)的受載情況進(jìn)行分析；對冗余結(jié)構(gòu)傳扭時(shí)進(jìn)行應(yīng)力分析，其能夠起到保護(hù)作用。

冗余結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)膜盤聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)中，膜盤破損時(shí)是由護(hù)板的作用對膜盤的飛濺進(jìn)行牽制?；跈C(jī)械結(jié)構(gòu)冗余設(shè)計(jì)理念，考慮到膜盤的破損問題，同時(shí)為了不因?yàn)樵黾恿慵鴮?dǎo)致膜盤聯(lián)軸器的質(zhì)量增大，本文將中間軸和護(hù)板之間設(shè)計(jì)為留有足夠間隙的花鍵形式，其在膜盤聯(lián)軸器正常工作時(shí)不起作用，而當(dāng)膜盤失效時(shí)接替膜盤進(jìn)行傳扭，從而對膜盤的過載破損起到保護(hù)作用。

帶花鍵的中間軸設(shè)計(jì)

花鍵一般有矩形花鍵和漸開線花鍵兩種類型。矩形花鍵加工方便，用小徑定心，易于定心的精度，適用于靜連接或輕載連接。漸開線花鍵受載時(shí)齒上有徑向力，能起自動(dòng)定心作用，使各齒受力均勻，花鍵齒的根部，應(yīng)力集中小，適用于載荷較大，定心精度要求較高及尺寸較大的連接[3]。由于膜盤聯(lián)軸器的工作時(shí)所受到的載荷較大，而且由于此處花鍵之間留有很大的間隙，因此能夠起到自動(dòng)定心的作用，故本文選擇漸開線花鍵進(jìn)行討論。對于漸開線花鍵承載能力的計(jì)算公式如下：（1）載荷計(jì)算載荷計(jì)算公式為：根據(jù)中間軸直徑尺寸，以及承載能力計(jì)算公式，初步選用的漸開線花鍵齒數(shù)為11，模數(shù)為，齒的工作長度為1mm，中間軸的長度為200mm，此外為了防止冗余結(jié)構(gòu)傳扭時(shí)發(fā)生較大的軸向竄動(dòng)，將中間軸設(shè)計(jì)為階梯軸的形式

帶花鍵外齒的中間軸護(hù)板的設(shè)計(jì)既需要考慮與膜盤的連接，也需要與中間軸進(jìn)行配合。根據(jù)工作環(huán)境的要求，護(hù)板上的花鍵內(nèi)齒與中間軸上的花鍵外齒在膜盤正常工作時(shí)應(yīng)留出足夠大的間隙，而間隙的設(shè)計(jì)需要對膜盤正常工作時(shí)的應(yīng)變進(jìn)行分析才可得出。

花鍵內(nèi)外齒的間隙設(shè)計(jì)

在膜盤正常工作時(shí)，為了冗余結(jié)構(gòu)不對其進(jìn)行干涉，需冗余結(jié)構(gòu)內(nèi)外齒之間的間隙滿足其相對位移。由于膜盤工作時(shí)，冗余結(jié)構(gòu)不受載，故內(nèi)外齒的相對位移主要是由膜盤變形程度決定的。其中，決定齒頂隙的主要因素為角向偏轉(zhuǎn)，決定齒側(cè)隙的主要因素為扭矩載荷，因此對這兩種工況作用下的內(nèi)外齒相對位移進(jìn)一步分析。