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膜片联轴器膜片承受的载荷是多少?

时间:2021-10-24 作者:中冀传动 文章来源:本站 点击:111次

膜片联轴器工作时,分别会受到扭矩引起的叠面应力,轴线偏斜而引起的弯曲应力,螺栓与膜片质量通过旋转产生的离心应力以及膜片径向、角向偏移引起的弯曲应力等。叠面应力会使螺栓产生剪切应力;弯曲应力使螺栓产生拉伸或压缩应力,且轴每旋转1周应力循环交变1次;离心力使螺栓产生剪切应力,且随转速而变化。结合句容发电厂前置泵膜片联轴器失效方式可知,螺栓孔附近膜片受到交变应力和复合应力的循环作用,发生疲劳断裂。膜片受压失稳是膜片失效的一种常见故障,由材料力学可知,若受压膜片承受大扭矩时的应力大于临界应力,膜片将丧失其原有直线形状的平衡,而变为微弯状态。

膜片组是膜片联轴器的主要弹性元件。膜片组在运转过程中承受拉伸、挤压、剪切等复合力,处于复杂的受力状态,并由此来传递转矩和运动,同时吸收振动和补偿偏差。由于联轴器中其他零件的刚度比膜片大得多,且膜片受力情况较为复杂,故这里只膜片的应力分析。为了简化计算,不考虑各膜片间微小的相对运动产生的表面剪力,即将所有膜片视为一个整体。膜片承受的载荷有以下几种:

一、膜片承受的离心应力。膜片联轴器通常是安装在传动轴上,高转速机械的离心惯性力在结构应力计算中重要。由螺栓、垫圈等的质量产生的离心惯性力和由膜片组自身质量产生的离心惯性力方向均沿径向向外,使膜片组受到离心拉应力。膜片承受的离心应力随转速而有大变化,但运行工况时,也可看作不变应力。

二、膜片组的强迫位移。虽然膜片联轴器工作时,膜片组件传递的扭矩很大,但是实践证明:膜片联轴器的主要失效不是由膜片组件的传扭能力不足引起,而是膜片所受交变循环复合应力所致。而这种复合应力多是由膜片联轴器所联接的两轴不对中产生的附加载荷引起的。

1、膜片联轴器的径向偏移。仅双膜片式联轴器能够承受径向偏移,并且其承受径向偏移的能力取决于两组膜片之间的距离。

2、膜片联轴器的轴向偏移。膜片联轴器的轴向偏移K,受联轴器的规格以及螺栓数量影响,联轴器规格越大,所能承受的轴向偏移越大。轴向偏移会对膜片产生很大的应力,因此,为联轴器使用寿命的长期,要求安装时膜片之间尽可能紧密,膜片尽可能平整。同时,由于热胀冷缩而导致的设备轴向偏差考虑进去。对于双膜片式联轴器,联轴器轴向偏移经过中间体两边的膜片组平均后,膜片组的轴向偏移为膜片联轴器轴向偏移的一半。

3、膜片联轴器的角向偏移。轴线角向的安装误差,使膜片沿轴线方向发生周期性弯曲变形,它是决定膜片疲劳寿命的主要因素。膜片联轴器角向偏移,大的角向偏移将使膜片组承受很大的附加弯矩。对于双膜片式联轴器,膜片组的角向偏移是联轴器的角向偏移的一半。

三、膜片承受的转矩

膜片联轴器传递转矩时,转矩是通过主动螺栓利用膜片元件带动从动螺栓,转矩在膜片中产生的沿螺栓分布圆切线方向的拉压力。扭矩使膜片产生的拉伸或压缩应力随工况而变化,但运行工况时,可看作不变应力。

膜片联轴器靠螺栓和膜片来传递扭矩,膜片组下螺栓孔装有冠状衬套和冠状垫圈,衬套和带销螺栓配合为小的间隙配合,同心度和配合面要求高,半联器和中间轴之间的同心度靠衬套和带销螺栓定位,如果安装方向相反,加下垫圈厚度,造成定位面较短,同心度差,并且膜片组也会出现扭曲现象。在旋转的机组中,膜片扭曲变形造成同心较差,严重影响机组轴振稳定性,这也是试车过程中机组在9000r/min转速下振动良好,高于该转速下振动波动的诱因之一。按照带销螺栓销子长度,采取正反相间的安装方式,调整垫圈与紧固螺母安装在同一侧,定位准确。整改前的螺栓安装方向见图8,整改后的螺栓安装方向,带销螺栓的定位长度大,选装下良好的定位和同心。

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