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膜片联轴器的应力分布情况及改进方法

2020-11-05 09:19:56
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膜片联轴器的应力分布情况及改进方法:金属柔性膜片联轴器(简称“膜片联轴器”),是一种金属柔性元件传递力矩不需润滑的传动装置,广泛应用于舰船、航空、石油化工、机械制造等领域。这种柔性器件是由0.2 mm~0.6 mm的薄金属片叠合而成。在工作过程中,转矩由主动法兰输入,通过布置成圆形间隙的主动转矩螺栓传递到金属杆,再由杆通过从动螺栓传递到从动法兰输出。它通过在合金棒组中产生弹性变形来实现联轴器的柔性传动,并利用棒的柔性来吸收输入输出轴间的相对位移,从而补偿同轴系各连接部分因各种因素造成的残余不平衡。

锐化方向(两个轴的中心线在两个轴端点之间的中点成角度相交)。可以对三种基本类型进行补充。水平(两轴中心线平行偏移)和轴(两轴间距太宽)。由于旋转轴系工作时出现的实际偏移往往是上述两个夹层组合或同时具有三个夹层,因此实际上杆联轴器工作时的载荷及变形比较复杂。

负载联轴器的关键弹性元件--负载代码工作时所受到的主要负载。

偏移旋转角度时偏移旋转角度会产生应变应力,每旋转一个角度就可以旋转一个角度。由于各杆的动应力将导致各杆和螺栓的疲劳破坏,准确计算动静复合应力是预测角棒联动轴机寿命、角棒式联动轴机工作的关键。

现有的相关研究主要局限于分析构件单独承受特定荷载时的应力分布,而对构件实际承受复杂荷载时的动静复合应力涉及较少。

相邻的两个螺栓孔之间的膜就像一个悬臂,扭矩,离心载荷,单机联轴器的轴向偏移和各方向偏移的内应力计算公式,同时提出了一种计算硬膜扭转刚度的方法,这是一种典型的利用经验公式分析硬膜应力和刚度的方法,该方法不充分,未能考虑螺栓孔周围应力集中效应的影响,使计算的应力与实际应力存在较大差异。

用有限元法和薄板弯曲理论对比较典型的膜片应力和疲劳寿命进行研究共同点是通过分析角膜的角膜应力,三种静态应力(轴弯曲应力、条形应力,离心应力)的组合应力作为杆的平均应力,以旋转时各方向偏移所产生的应力为交变应力大小,应用静力学分析分别求得平均应力和交变应力大小,然后在此结果的基础上进行疲劳分析。

但是,上述研究方法需要进行两方面的改进:

1)一般情况下,静态耦合应力的分布和各方向弯曲应力的分布是不同的,在两种情况下,应力点分布的区域严格来说是不一致的。

2)旋转不仅产生离心力,还产生惯性力,以角度偏移产生的应力作为交变应力的大小,就是忽略惯性力的影响。

我们以工程应用中常见的弹性拉杆联轴器为例,利用有限元软件ansys建模,将瞬态动力学分析方法引入到条形联轴器的应力分析中,对这两点进行了研究。瞬态动力学方法是用于确定结构在任意荷载随时间变化情况下的动力学响应的方法,由静荷载、瞬时荷载协调荷载的任意组合,可以分析确定结构随时间变化的位移、应变、应力和受力。

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