空氣彈簧聯(lián)軸器剛度特性仿真

大功率低速離合器與空氣彈簧聯(lián)軸器組合可以成為大功率低速?gòu)椥噪x合器。它設(shè)置在主機(jī)的輸出端,其功能在于傳遞扭矩;調(diào)整傳動(dòng)裝置軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性;補(bǔ)償因振動(dòng)、沖擊引起的主、從動(dòng)軸的中位移;緩沖和吸振,起到保護(hù)主、從動(dòng)機(jī)和整個(gè)傳動(dòng)裝置運(yùn)行性的目的。自20世紀(jì)60年代以來(lái),的蓋斯林格、伏爾康式等新型聯(lián)軸器,廣泛運(yùn)用于各種傳動(dòng)裝置中。國(guó)內(nèi)在70年代后期開(kāi)始研制高彈性聯(lián)軸器,如XL型橡膠金屬環(huán)聯(lián)軸器和引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的蓋斯林格聯(lián)軸器。本文研究的聯(lián)軸器為空氣彈簧結(jié)構(gòu)形式,研究的目標(biāo)是滿足傳扭要求,具有較大的徑向和軸向位移補(bǔ)償量,較小的剛度性能并且結(jié)構(gòu)緊湊的聯(lián)軸器。

1空氣彈簧聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)空氣彈簧聯(lián)軸器廣泛應(yīng)用于壓力機(jī)、剪切機(jī)、壓縮機(jī)、離心機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)、空氣錘、鐵道車輛懸掛裝置和船舶動(dòng)力裝置等場(chǎng)合。空氣彈簧聯(lián)軸器的主動(dòng)氣囊座均布安裝在主動(dòng)法蘭上,從動(dòng)氣囊座安裝在從動(dòng)法蘭上。主動(dòng)法蘭直接與主汽輪齒輪機(jī)組的輸出法蘭相連接。主機(jī)的功率傳遞為主動(dòng)座-空氣彈簧-從動(dòng)座-離合器主動(dòng)部分。當(dāng)空載時(shí),各氣囊保持充氣壓力,成平衡狀態(tài);當(dāng)扭矩負(fù)載作用時(shí),主動(dòng)氣囊受壓,其內(nèi)壓升高,從動(dòng)氣囊被拉伸使其內(nèi)壓降低,主從氣囊的壓力差了扭矩的傳遞?？諝鈴椈陕?lián)軸器的特點(diǎn)如下:1)空氣彈簧聯(lián)軸器具有非線性特性,可以根據(jù)需要將它的特性線設(shè)計(jì)成比較理想的曲線。與鋼制彈簧比較,空氣彈簧重量輕。2)空氣彈簧聯(lián)軸器的剛度隨載荷而變,因而在任何載荷下自振頻率幾乎保持不變。3)空氣彈簧聯(lián)軸器能同時(shí)承受軸向和徑向載荷,且可以傳遞扭矩。通過(guò)調(diào)整內(nèi)部氣壓,可以不同的承載能力和不同的剛度特性。4)高頻振動(dòng)的吸收和隔音性能好。

通過(guò)對(duì)聯(lián)軸器的作用、性能、設(shè)計(jì)要求以及各種典型型式聯(lián)軸器特點(diǎn)比較后,采用新材料、新計(jì)算方法以及新結(jié)構(gòu)是聯(lián)軸器研制的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)有限元仿真設(shè)計(jì)方法對(duì)空氣彈簧聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算和性能仿真,可以通過(guò)rebar單元模擬的簾線材料,通過(guò)空腔結(jié)構(gòu)模擬氣囊充氣過(guò)程中內(nèi)部壓力的變化可以實(shí)現(xiàn)解決計(jì)算過(guò)程中空氣彈簧聯(lián)軸器材料的非線性?？諝鈴椈陕?lián)軸器的仿真方法包括建模、接觸條件與材料特性的定義以及模型的求解與一般仿真方法相比都有其性。在剛度特性仿真計(jì)算中,應(yīng)依靠二維模型中的傳扭氣囊,并將結(jié)果導(dǎo)入三維模型并施加徑向或軸向補(bǔ)償量。對(duì)于需要減小剛度特性的空氣彈簧聯(lián)軸器,需要從如氣囊對(duì)數(shù)、氣囊容積、氣囊高度、氣囊有 效直徑、氣囊簾線材質(zhì)、簾線層數(shù)、簾線的角度、橡膠的材料特性以及氣囊初始充氣壓力等各方面進(jìn)行優(yōu)化,從而使空氣彈簧聯(lián)軸器徑向剛度和軸向剛度滿足性能要求,減小附加反力。