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膜盘的设计及综合分析

2020-07-02 17:22:20

膜盘的设计及综合分析

由于联轴器在工作时会受到各种工况载荷的作用,不可避免的会产生各种偏差,膜盘联轴器通过膜盘的变形来补偿和吸收这些偏差,从而使得膜盘成为膜盘联轴器正常工作时关键的部分,也是薄弱的部位。本章首先对膜盘进行初步设计,然后通过有限元法对膜盘在不同受载状态下进行分析,并通过探究膜盘型面关键参数及材料对膜盘应力的影响,得出膜盘结构尺寸及选材。

膜盘所受载荷工况

根据膜盘联轴器的设计要求,将膜盘在高速旋转过程中受到的载荷总结为以下几个方面。(1)由于膜盘联轴器的工作条件是高速旋转的场合,故必然受到离心力载荷的影响,使膜盘产生径向应力,导致的变形主要是膜盘的径向位移;(2)作为一种特殊的挠性联轴器,膜盘的主要功能是通过变形来传递扭矩,使膜盘内部产生剪应力,其在膜盘上的表现形式为周向位移;(3)膜盘联轴器在加工和安装时不可避免的会出现轴向和角向的偏差,同时工作过程中还会受到轴向应力的作用,因此膜盘必然会产生轴向偏移和角向偏转。

可将膜盘工作状态下所受载荷作用时的基本工况分为离心载荷工况、扭矩载荷工况、轴向偏移工况和角向偏转工况四种。然而,膜盘在工作时所受的载荷并不会仅仅是这四种基本工况单独作用,可能是包含其中几种,抑或是全部存在。因此对其进行设计时,需从对其产生主要影响的工况入手,而联轴器的主要作用就是传递扭矩载荷,因此,扭矩载荷在膜盘上的分布,是膜盘型面设计所要考虑的主要问题所在。

膜盘的设计

对于膜盘的设计,其核心在于膜盘的型面,由于膜盘受到的应力在实际工作状态下比较复杂,要求膜盘的扭转刚度要大,工作时,在不失稳、型面不起皱的前提下,还要求轴向和角向刚度要尽可能小,柔度要足够大,因此膜盘的型面应由曲线型面构成,厚度随膜盘直径大小、传递扭矩和补偿性能而变化。