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高弹联轴器轴向力计算方法

2021-03-03 11:48:18

基于有限元法的脉冲负载下高弹联轴器轴向力计算方法

以应用于脉冲柴油机发电机组中的高弹联轴器为研究对象,利用CATIA建立高弹联轴器的三维模型导入到HyperMesh中进行有限元网格划分,再将其有限元模型导入ANSYS中进行仿真分析,模拟其橡胶块在脉冲负载作用下的动态性能,对高弹联轴器在柴油机输出扭矩和脉冲负载同时作用时产生的轴向力进行仿真计算。结果表明:高弹联轴器在该工况下产生的轴向力较大,并且橡胶块在受交变应力作用时产生多应力集中点。仿真结果与Rivlin经典理论计算结果有较好的一致性,可为消磁舰船动力装置、消磁电站发电机组等场合下的弹性联轴器的选型设计提供参考。橡胶式联轴器在脉冲柴油机发电机组中的应用越来越多。在实际应用过程中,若对高弹联轴器轴向位移补偿设计考虑不周,橡胶块扭转变形产生的轴向力会造成传动轴系中承受推力的轴承磨损]。在实际轴系情况中,对高弹联轴器扭转产生的轴向力难以测定。国内关于高弹联轴器产生的轴向力的研究相对较少,一般只在试验台上施加恒定载荷进行测定,并且对高弹橡胶联轴器在恒载荷作用下的轴向力进行仿真分析。文中针对脉冲柴油机发电机组中应用的高弹联轴器,考虑其在柴油机输出的脉动扭矩和脉冲负载同时作用下,通过建立高弹联轴器的整体三维模型,给出其在该工况下所产生的轴向力的计算方法

ANSYS仿真计算结果与Rivlin经典理论计算结果比较相符。存在误差的原因是由于橡胶块易受温度等因素的影响,以及所加力矩含有柴油机变动转矩即加载频率的影响。利用ANSYS仿真计算较好地模拟了高弹联轴器所产生的轴向力,但若要更准确地模拟还需要对橡胶块进行试验,测得橡胶块与温度相关的参数。文中所用的方法可以求得高弹联轴器各部件的应力、位移和应变,尤其是橡胶块、膜片组件的位移和应力分布情况,为高弹联轴器的选型和设计提供了参考。文中利用CATIA建立高弹联轴器的准确三维模型,利用HyperMesh对模型进行有限元网格划分,再导入到ANSYS进行分析,得出橡胶联轴器在脉冲负载扭矩和柴油机的输出扭矩同时作用下的位移和应力响应情况。在此基础上,给出了轴向力的计算方法。实例计算结果与经典方法比较表明:该方法是合理可行的。