基于有限元法的脈沖負(fù)載下高彈聯(lián)軸器軸向力計(jì)算方法

以應(yīng)用于脈沖柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組中的高彈聯(lián)軸器為研究對(duì)象，利用ＣＡＴＩＡ建立高彈聯(lián)軸器的三維模型導(dǎo)入到ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，再將其有限元模型導(dǎo)入ＡＮＳＹＳ中進(jìn)行仿真分析，模擬其橡膠塊在脈沖負(fù)載作用下的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)高彈聯(lián)軸器在柴油機(jī)輸出扭矩和脈沖負(fù)載同時(shí)作用時(shí)產(chǎn)生的軸向力進(jìn)行仿真計(jì)算。結(jié)果表明：高彈聯(lián)軸器在該工況下產(chǎn)生的軸向力較大，并且橡膠塊在受交變應(yīng)力作用時(shí)產(chǎn)生多應(yīng)力集中點(diǎn)。仿真結(jié)果與Ｒｉｖｌｉｎ經(jīng)典理論計(jì)算結(jié)果有較好的一致性，可為消磁艦船動(dòng)力裝置、消磁電站發(fā)電機(jī)組等場(chǎng)合下的彈性聯(lián)軸器的選型設(shè)計(jì)提供參考。橡膠式聯(lián)軸器在脈沖柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用越來(lái)越多。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，若對(duì)高彈聯(lián)軸器軸向位移補(bǔ)償設(shè)計(jì)考慮不周，橡膠塊扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的軸向力會(huì)造成傳動(dòng)軸系中承受推力的軸承磨損］。在實(shí)際軸系情況中，對(duì)高彈聯(lián)軸器扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向力難以測(cè)定。國(guó)內(nèi)關(guān)于高彈聯(lián)軸器產(chǎn)生的軸向力的研究相對(duì)較少，一般只在試驗(yàn)臺(tái)上施加恒定載荷進(jìn)行測(cè)定，并且對(duì)高彈橡膠聯(lián)軸器在恒載荷作用下的軸向力進(jìn)行仿真分析。文中針對(duì)脈沖柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組中應(yīng)用的高彈聯(lián)軸器，考慮其在柴油機(jī)輸出的脈動(dòng)扭矩和脈沖負(fù)載同時(shí)作用下，通過(guò)建立高彈聯(lián)軸器的整體三維模型，給出其在該工況下所產(chǎn)生的軸向力的計(jì)算方法

ＡＮＳＹＳ仿真計(jì)算結(jié)果與Ｒｉｖｌｉｎ經(jīng)典理論計(jì)算結(jié)果比較相符。存在誤差的原因是由于橡膠塊易受溫度等因素的影響，以及所加力矩含有柴油機(jī)變動(dòng)轉(zhuǎn)矩即加載頻率的影響。利用ＡＮＳＹＳ仿真計(jì)算較好地模擬了高彈聯(lián)軸器所產(chǎn)生的軸向力，但若要更準(zhǔn)確地模擬還需要對(duì)橡膠塊進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得橡膠塊與溫度相關(guān)的參數(shù)。文中所用的方法可以求得高彈聯(lián)軸器各部件的應(yīng)力、位移和應(yīng)變，尤其是橡膠塊、膜片組件的位移和應(yīng)力分布情況，為高彈聯(lián)軸器的選型和設(shè)計(jì)提供了參考。文中利用ＣＡＴＩＡ建立高彈聯(lián)軸器的準(zhǔn)確三維模型，利用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ對(duì)模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，再導(dǎo)入到ＡＮＳＹＳ進(jìn)行分析，得出橡膠聯(lián)軸器在脈沖負(fù)載扭矩和柴油機(jī)的輸出扭矩同時(shí)作用下的位移和應(yīng)力響應(yīng)情況。在此基礎(chǔ)上，給出了軸向力的計(jì)算方法。實(shí)例計(jì)算結(jié)果與經(jīng)典方法比較表明：該方法是合理可行的。