膜片聯(lián)軸器的研究與應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2022-04-04

膜片聯(lián)軸器是一種全金屬撓性聯(lián)軸器。它通過(guò)彈性元件一一膜片組件將驅(qū)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的扭矩傳遞給從動(dòng)機(jī)，并補(bǔ)償機(jī)組兩軸線間由于制造誤差、安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化等所引起的軸向、徑向及角向偏移。

膜片聯(lián)軸器特點(diǎn)

(1)剛?cè)崽匦圆⒋?/p>

膜片聯(lián)軸器在扭轉(zhuǎn)上是剛性的，以拉力的方式傳遞扭矩(具有同合金鋼一樣的傳扭能力)；在軸向和角向又是撓性的，可適應(yīng)絕大多數(shù)高速大功率軸系撓性傳扭的需要。

(2)工作時(shí)不需潤(rùn)滑無(wú)需維護(hù)

任何一臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，即使是定期潤(rùn)滑也會(huì)給工作帶來(lái)很多麻煩。不要潤(rùn)滑的特點(diǎn)或許是許多轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的設(shè)計(jì)者可望而不可及的。潤(rùn)滑不僅會(huì)使系統(tǒng)變得復(fù)雜(供回油管路、油泵、監(jiān)測(cè)、警報(bào)……)，而且常常會(huì)因積油、垢積而增加新的不平衡，近一步導(dǎo)致軸系的振動(dòng)和噪音。無(wú)需維護(hù)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械(或裝置)，應(yīng)該作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)者的較高宗旨和境界。

(3)可在不干擾主從動(dòng)裝置的情況下裝拆

只須設(shè)計(jì)兩個(gè)轉(zhuǎn)接法蘭，就會(huì)在需要時(shí)將整臺(tái)聯(lián)軸器在一、二個(gè)小時(shí)內(nèi)完成裝拆或換。這一特點(diǎn)在石油化工流程設(shè)備中具有特別的優(yōu)點(diǎn)。

(4)能在惡劣的條件下運(yùn)行由于聯(lián)軸器的關(guān)鍵件一撓性組件一系由不銹鋼材料制成，不僅能抗拒酸堿鹽的腐蝕，而且能在攝氏300度條件下保持原有的機(jī)械性能，這種特性是其它聯(lián)軸器(特別是橡膠類聯(lián)軸器)所不及的。

(5)事故預(yù)警及失效保護(hù)特性

膜片聯(lián)軸器的失效是指撓性組件損壞導(dǎo)致整臺(tái)聯(lián)軸器不能正常工作。當(dāng)膜片聯(lián)軸器承受了過(guò)大的不對(duì)中(角度和/或軸向)時(shí)，會(huì)在數(shù)小時(shí)至一周內(nèi)破壞(關(guān)鍵取決于過(guò)大不對(duì)中的程度)。當(dāng)軸系采用了適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控手段時(shí)，有充分的時(shí)間監(jiān)測(cè)到這一過(guò)程，并采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧３霈F(xiàn)事故一警報(bào)一處理，整個(gè)過(guò)程不是發(fā)生在瞬間，而是有一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，這就是膜片聯(lián)軸器預(yù)警的具體體現(xiàn)。同時(shí)膜片聯(lián)軸器即使在膜片斷裂的情況下，仍可在短時(shí)間內(nèi)維持扭矩的傳遞并保持發(fā)動(dòng)機(jī)不飛車。

(6)零游隙，不變的低不平衡量，無(wú)噪聲

聯(lián)軸器各零件間采用無(wú)間隙配合，因此在運(yùn)行中不僅沒(méi)有噪聲、振動(dòng)，亦不會(huì)產(chǎn)生新的不平衡。

(7)對(duì)相連裝置施加可預(yù)測(cè)的低附加負(fù)荷

鑒于撓性組件具有的高撓性，因此與同類聯(lián)軸器相比，膜片聯(lián)軸器具有較低的軸向剛度和角剛度。而且該負(fù)荷通過(guò)相關(guān)計(jì)算可以得出，是可知的。

(8)具有高功率質(zhì)量比、特別適合連接大功率動(dòng)力裝置

按單位質(zhì)量傳動(dòng)的功率比值計(jì)算，膜片聯(lián)軸器是很高的。所以它特別適合高速大功率的應(yīng)用場(chǎng)合。

(9)軸向剛度非線性變化，可制約電動(dòng)機(jī)磁中心飄移

在設(shè)計(jì)許用位移內(nèi)，可認(rèn)為軸向位移和軸向力呈線性關(guān)系。一旦超出許用位移界限，軸向力(軸向應(yīng)力)會(huì)增加，此時(shí)極易導(dǎo)致聯(lián)軸器的損壞。

在軸系中，膜片聯(lián)軸器不僅傳遞軸系扭矩，而且通過(guò)其三維變形補(bǔ)償軸系的各項(xiàng)偏移，因此將受到扭矩、離心力、軸向力、彎曲力的作用，在上述力的作用下膜片聯(lián)軸器將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、離心應(yīng)力、軸向拉應(yīng)力及角向交變應(yīng)力，其中扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、離心應(yīng)力和軸向應(yīng)力統(tǒng)稱為靜應(yīng)力，角向位移引起的交變應(yīng)力稱為動(dòng)應(yīng)力。在實(shí)際工作狀態(tài)下，膜片聯(lián)軸器產(chǎn)生的應(yīng)力為靜動(dòng)復(fù)合應(yīng)力。

這些應(yīng)力的存在直接影響了膜片聯(lián)軸器的性能指標(biāo)。當(dāng)應(yīng)力過(guò)大時(shí)，膜片聯(lián)軸器的使用壽命就會(huì)降低。其中由于補(bǔ)償軸系偏移而產(chǎn)生的軸向應(yīng)力及角向交變應(yīng)力對(duì)膜片聯(lián)軸器壽命影響較大。該應(yīng)力的產(chǎn)生主要是由于軸系不對(duì)中量過(guò)大造成的，當(dāng)軸系不對(duì)中量超過(guò)膜片聯(lián)軸器自身變形補(bǔ)償能力時(shí)，膜片聯(lián)軸器就會(huì)破壞失效。

因此為防止膜片聯(lián)軸器破壞失效，提高機(jī)組軸系找中精度顯得尤為重要。找中精度越高，膜片聯(lián)軸器工作狀態(tài)下補(bǔ)償軸系偏移的余量越大，破壞失效的幾率越低，使用壽命越長(zhǎng)。

目前常用的應(yīng)力分析方法是解析法和有限元分析法。解析法是通過(guò)將膜片組建進(jìn)行力學(xué)模型等效，將扭矩、軸向力、角向力、離心力合成，求得綜合應(yīng)力。以此判斷膜片聯(lián)軸器的靜動(dòng)應(yīng)力。有限元分析法是利用有限元分析軟件建立膜片的有限元模型，通過(guò)軟件對(duì)膜片的各種受力狀態(tài)進(jìn)行分析計(jì)算，從而得出膜片在工作狀態(tài)下的應(yīng)力分布情況。由此可膜片聯(lián)軸器工作狀態(tài)下的系數(shù)。兩種應(yīng)力分析方法均可得出膜片聯(lián)軸器工作條件下的應(yīng)力大小，但是有限分析法能直觀的反映出膜片各部分應(yīng)力的分布。

膜片聯(lián)軸器運(yùn)行維護(hù)

一般情況下，聯(lián)軸器無(wú)需維護(hù)。在機(jī)組正常運(yùn)行72小時(shí)后，應(yīng)對(duì)膜片聯(lián)軸器進(jìn)行檢查，檢查之后，可在每次機(jī)組檢修中對(duì)膜片聯(lián)軸器的狀態(tài)進(jìn)行檢查。同時(shí)當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生異?，F(xiàn)象，其原因可能由膜片聯(lián)軸器引起時(shí)，應(yīng)對(duì)膜片聯(lián)軸器進(jìn)行檢查。檢查的項(xiàng)目包括：檢查內(nèi)容為：

(1)連接螺栓螺母是否存在松動(dòng)現(xiàn)象。

(2)膜片外露表面是否有裂紋或其他損傷。

(3)根據(jù)實(shí)際情況決定是否對(duì)軸系的找中情況進(jìn)行復(fù)查。

膜片聯(lián)軸器的故障與損壞，主要與膜片組件有關(guān)。當(dāng)膜片組件承受了過(guò)大的偏移或者嚴(yán)重超扭以及兩者兼有時(shí)便會(huì)發(fā)生破壞。在新的膜片組件投入運(yùn)行前，較根本的是查清破壞的原因，并且加以排除。而在重新安裝前，應(yīng)進(jìn)行例行的找中復(fù)查工作。