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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

        發布時間: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、防松螺母、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,軸與其他回轉零件,以傳遞運動和動力?,F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,其中應用于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、安裝維護簡便并能補償軸向、徑向和角向位移等特點,在國外逐漸為人們賞識。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,常采用剛性聯軸器,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為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采用了這一新技術。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:
         ?、僦圃旌桶惭b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制造公差。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。并且調整方便,可以將輪毅在軸上很方便地調整到所需位置。
         ?、谟辛己玫幕Q性,且拆卸方便。這是因為脹套能把較大配合間隙的輪毅聯接起來。拆卸時將螺栓擰松,即可使被聯結件容易地拆開。
         ?、勖浱茁摻涌梢猿惺苤刎摵?。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。
         ?、苊浱椎氖褂脡勖L,強度高。因為它是靠磨擦傳動,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。脹套在脹緊后,接觸面緊密貼合不易銹蝕。
         ?、菝浱自诔d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為:
         ?、購姸雀?,承載能力大。由于風力發電機組的傳動軸系有可能發生瞬時尖峰載荷,故要求聯軸器的許用瞬時較大轉矩為許用長期轉矩的三倍以上。
         ?、趶椥愿?,阻尼大,具有足夠的減振能力。把沖擊和振動產生的振幅降低到允許的范圍內。
         ?、劬哂凶銐虻难a償性,滿足工作時兩軸發生位移的需要。
         ?、芄ぷ骺煽啃阅芊€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、防松螺母、墊塊等零部件組成。其工作原理為: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,去除多余質量,轉速還可提高。據企業現場調查目前大多選用束腰式膜片。膜片厚度為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:
         ?、倌て绞墙柚谠陨淼膿锨鷣磉m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,省去了復雜滑油系統;②使用壽命長;
         ?、鄄粚χ羞m應能力大,通??蛇_齒式的十倍;
         ?、茌S向推力小,只有齒式的幾分之一。
          與彈性套柱銷聯軸器比較:
         ?、倌て撦S器在角偏轉安裝條件下運轉,傳動效率高于彈性柱銷聯軸器,有節能作用;
         ?、谀て撦S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小時后,彈性圈全部損壞,而膜片聯軸器運動正常,無損壞現象;
         ?、勰て撦S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于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。
          由于膜片聯軸器滿足風力機對彈性聯軸器的要求,并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采用膜片聯軸器。

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