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膜盘联轴器动力特性分析研究现状

2020-07-02 15:27:11

膜盘联轴器动力特性分析研究现状

膜盘联轴器的动力特性分析主要包括模态分析和临界转速分析两方面内容。模态分析用于分析结构的自振频率特性,是研究结构动力特性的基础;临界转速是关联于结构相应频率的转动速度,为确保膜盘联轴器在工作转速范围内不致发生共振,临界转速应偏离工作转速。相关学者对膜盘联轴器及传动系统的动力特性也进行了分析。如闻雪友以典型轴系为中心,讨论了膜盘特性、膜盘布置方式及支座弹性对临界转速的影响,并提出从临界转速方面考虑设计带膜盘联轴器轴系的几个结论。章璟璇在考虑陀螺力矩、弹性支承以及阻尼影响的情况下,编制了计算转子临界转速和不平衡响应的有限元程序,并用ANSYS软件进行临界转速的验证。胡柏安等采用有限元分析与试验验证相结合的方法,得出膜盘厚度的变化对传动轴转子动力特性影响较小,而对动力传动轴的刚度、寿命以及工艺性影响较大。冉涌建立了膜片联轴器有限元模型,对其进行模态分析,计算出前10阶固有频率及振型,推导出前阶临界转速,并与工作转速进行比较。赵勤在某传动轴振动特性的研究中,通过PATRAN软件对膜盘联轴节固有频率及传动轴的临界转速进行计算,并对传动轴进行了膜盘应力和高周疲劳试验。郭课林采用ANSYS软件中的模态提取法对膜片联轴器及膜片组进行模态分析,得出其固有频率及振型,对比转频得到不会出现共振现象。杨上通过传递矩阵法建立膜盘联轴器弯-扭-轴动力学模型,通过C++语言计算出盘轴系统的临界转速及振型,并用ANSYS和ABAQUS两种软件计算膜盘联轴器的振动特性。由此可知,对膜盘联轴器的模态和临界转速的分析对其所在传动轴的动力学特性有重要意义。

本文根据机械结构的冗余设计理念,对用于高精传动设备及航空设备的高速膜盘联轴器进行设计,并采用有限元法对其进行应力应变及动力学特性分析,具体工作内容主要有以下几个方面:

(1)膜盘联轴器总体方案。对比传统膜盘联轴器的特点,阐述具有冗余功能的膜盘联轴器的工作原理,根据膜盘联轴器设计要求,对联轴器进行选材,然后提出膜盘及冗余结构的设计原则,并对膜盘与相邻件之间的连接方式进行设计,得出具有冗余功能的高速膜盘联轴器的整体结构。(2)膜盘的设计及综合分析。膜盘是联轴器的核心元件,根据设计要求,分析膜盘的受载工况,提出膜盘型面的结构,采用ANSYSWorkbench有限元软件对膜盘所处不同工况、不同型面参数及不同材料进行应力应变分析,探究的应力分布规律,在此基础上完成膜盘的设计。(3)冗余结构的设计及分析。基于机械结构的冗余设计理念,对冗余结构进行设计,通过干涉性分析得出膜盘工作时冗余结构的相对位移情况,从而设计出合理的间隙,确保冗余结构不会对膜盘产生干涉,随后对功能切换过程进行分析,即分析膜盘的破损状态以及冗余结构的受载情况,通过变更模式后的可行性分析,即对冗余结构受载时的强度进行分析,并探究不同尺寸参数对膜盘强度的影响,得出冗余结构的尺寸。(4)膜盘联轴器动力学特性分析。对关键件膜盘及联轴器整体的振动模态进行有限元计算,探究不同材料和厚度对膜盘联轴器的振动特性的影响,计算该膜盘联轴器所在轴系的临界转速,分析其是否会因转速达到临界转速而发生共振,并对膜盘联轴器进行谐响应分析,得出其振动幅值。