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鼓形齿联轴器螺栓联接有限元分析

2021-03-06 10:09:13

鼓形齿联轴器螺栓联接有限元分析

首先,利用UG软件进行联轴器螺栓联接实体建模;然后,用ANSYS软件对其进行有限元分析.考虑螺栓联接的接触特性,通过改变摩擦因数分析螺栓所受的拉伸应力和剪切应力,得到螺栓受拉伸和受剪切的危险截面均在螺母与内齿套法兰结合面靠近内齿套外圆部位;摩擦因数变大时螺栓所受拉伸应力明显减小,而剪切应力变化不大;选择高强度联接螺栓和螺母、通过合理的加工工艺适当变加法兰面的摩擦因数,螺栓联接强度

双螺杆磨浆机的传动箱与两螺杆之间采用鼓形齿联轴器联接.鼓形齿式联轴器采用普通平键和螺栓双层联接,中间的鼓形齿允许两被联接轴有摆动角度.由于双螺杆磨浆机需要传递的扭矩很大,而且两螺杆中 心距较小,不能采用标准的鼓形齿联轴器,需要设计结构更加紧凑的非标鼓形齿联轴器.由于联轴器外径受限,螺栓孔定位圆尺寸受到限制,只能采用直径较小的螺栓.螺栓联接利用螺纹零件构成,拆卸方便、应用很广.螺栓和法兰联接系统的失效将带来经济损失.

对螺栓联接进行有限元分析,通常情况下都是建立有限元模型,然后施加约束和载荷,较后将求解结果与理论结果进行比较,并得出结论;但是,没有考虑螺帽、螺母与法兰面之间以及两法兰面之间的摩擦因数不同对有限元分析结果的影响.材料的摩擦因数与零件接触表面粗糙度及表面处理方式有关,摩擦因数影响联接螺栓的预紧力.本文通过UG进行三维实体建模,然后采用ANSYS软件模拟分析,对用于双螺杆磨浆机的非标鼓形齿联轴器的螺栓进行强度和刚度校核,以选择满足要求的联接螺栓;进一步找到摩擦因数与联接螺栓强度、刚度之间的联系,从而选择合理的摩擦因数及表面加工工艺,以确保螺栓联接的安 全性

(1)利用UG软件对鼓形齿式联轴器螺栓联接进行三维实体建模,然后用有限元分析软件ANSYS对其进行分析计算,将分析结果与理论公式计算值进行比较,结果表明螺栓的危险截面是螺栓与螺母联接内侧靠近内齿套外圆的部位.

(2)对于大扭矩、外径受限的螺栓联接,确保螺栓联接强度方法是选择高强度螺栓和螺母,并适当变加联接法兰两侧的摩擦因数;通过涂富锌漆或喷砂处理钢制法兰表面,静摩擦因数可大于0.35,此时所需预紧力应大于63,500,N.

(3)用节点耦合模拟螺纹联接的接触行为,使分析结果与理论结果相符合,取得了预期的效果.同时提出的螺栓预紧模拟方法,通过分析可确保螺栓联接的稳妥性.

(4)在螺栓分析有限元模型中,把联轴器及被联接件的匀速转动当作静态受力情况进行处理,实际上,当磨浆机起动、制动或者加料不均匀时联轴器会受到冲击作用,这些还有待于进一步的研究。