圓環(huán)型聯(lián)軸器膜片的分析研究

　　聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接兩軸，傳遞扭矩的一種機械裝置，在國民經(jīng)濟有著(zhù)廣泛的應用。膜片聯(lián)軸器是其中應用廣泛的，其靠膜片的彈性變形來(lái)補償兩軸的相對位移，是一種的金屬元件撓性聯(lián)軸器，其、壽命長(cháng)，具有耐酸、耐堿、蝕的特點(diǎn)，適用于高溫、高速、有腐蝕介質(zhì)工況環(huán)境的軸系傳動(dòng)。 

　　膜片聯(lián)軸器主要由膜片組、法蘭盤(pán)和連接螺栓組成。

　　2 膜片的應力分析 

　　具體工況可分為下面三種情況： 

　?。?）轉矩傳遞引起的薄膜應力 

　　在膜片的8個(gè)對稱(chēng)的螺栓中，4個(gè)為主動(dòng)螺栓，4個(gè)為從動(dòng)螺栓，膜片聯(lián)軸器傳遞轉矩T時(shí)，主動(dòng)螺栓帶動(dòng)從動(dòng)螺栓，假設每個(gè)螺栓所受的力大小相等，螺栓分布圓的直徑為D，則每個(gè)螺栓所受的力F=T/2D，根據力的作用相互性原理，每個(gè)螺栓對膜片孔的作用力F=T/2D，對于所分析的1/4膜片而言，其方向沿著(zhù)分布圓切線(xiàn)方向作用于中間螺栓孔一側中部，分析時(shí)，須固定其軸向位移和徑向位移。 

　?。?）離心慣性力產(chǎn)生的離心應力 

　　膜片聯(lián)軸器常用于聯(lián)接兩個(gè)高速旋轉的軸，而高轉速機械的離心慣性力在結構應力計算中重要，其離心慣性力可近似等于徑向單位體力。 

　?。?）軸向變形引起的膜片彎曲應力 

　　在聯(lián)軸器安裝時(shí)，膜片沿軸線(xiàn)方向由于安裝誤差會(huì )產(chǎn)生的偏移，因此膜片在工作時(shí)會(huì )發(fā)生彎曲變形。此種狀態(tài)下，位移加載在中間螺栓孔處的軸線(xiàn)方向，徑向位移和周向位移固定。 

　　3 有限元方法求解和實(shí)例計算 

　　下面對新型膜片聯(lián)軸器的圓環(huán)型膜片進(jìn)行不同工況條件下的有限元分析，其技術(shù)參數如下： 

　?。? 單個(gè)膜片的結構尺寸，其中膜片厚度為0.5mm。 

　?。?）膜片的數量為20層。 

　?。?）聯(lián)軸器的轉速n=3650r/min，傳遞功率450kw。 

　?。?）膜片材料采用耐高周疲勞的0Cr18Ni92/3H不銹鋼片。 

　　聯(lián)軸器通過(guò)20層膜片上的8個(gè)螺栓將轉矩從一端傳遞到另一端。通過(guò)ANSYS仿真可得，轉矩作用下，大Mises應力，發(fā)生在中間螺栓孔的內邊緣，扭轉作用下的大主應力，同樣發(fā)生在中間螺栓孔的內邊緣。 

　　離心力作用下的膜片Mises應力，大Mises應力，發(fā)生在中間螺栓孔內邊緣，離心力作用下的膜片大主應力也發(fā)生在中間螺栓孔內邊緣，其值。 

　　聯(lián)軸器的安裝誤差及軸向位移引起膜片的彎曲變形，軸向變形所應起的膜片大Mises應力，發(fā)生在中間螺栓孔的內邊緣， 軸向位移引起的彎曲應力大，離心慣性力產(chǎn)生的離心應力小，其大值即膜片危險點(diǎn)均出現在中間螺栓孔的邊緣，這與我們平時(shí)常見(jiàn)的膜片損壞結果是相一致的。 在不同工況下，軸向變形引起的彎曲應力遠大于離心力和轉矩引起的應力，而且這個(gè)應力出現在螺栓孔的邊緣，并且是隨著(zhù)聯(lián)軸器的旋轉而不斷的交替變化的交變應力，很容易引起膜片的疲勞破壞，所以，在聯(lián)軸器的設計中，要考慮彎曲變形引起的疲勞破壞，而且還要采取能使應力分布均勻的措施，此外，在聯(lián)軸器的安裝時(shí)，要盡量減小軸向安裝偏差。