闭式过盈连接型膜盘联轴器扭转刚度研究

微型燃机轴系在实际工况下,往往由于多种原因而受到扭转载荷的作用。闭式过盈连接型膜盘联轴器作为燃机上连接多跨转子的关键柔性零件,其扭转刚度成为其对系统的静、动态扭转性能影响研究的重要参数,往往解析困难,需要通过复杂的数值计算来进行研究,不利于设计。基于这一问题,文中通过简化膜盘联轴器求解模型,以结构体受载做功及其应变能关系原理,给出了膜盘及膜盘联轴器扭转刚度的解析表达式,并通过仿真分析对该型膜盘联轴器整体刚度、各部分刚度及各部分扭切应力与解析解进行了对比研究,结果表明:解析解与仿真结果保持了较高的一致性。膜盘联轴器扭转刚度的解析表达,为进一步深入研究膜盘联轴器对轴系动态性能的影响关系及其设计标准化奠定了基础。

闭式过盈连接型膜盘联轴器轴向刚度特性研究

在燃机实际运行中,由于压气机与蜗轮内气体压力不同而产生轴向作用力,常造成轴系的轴向振动。膜盘联轴器作为连接轴系的关键弹性零部件,其轴向刚度特性直接影响着轴系的轴向振动水平。为此,文中通过建立小尺寸闭式过盈连接型膜盘联轴器的有限元模型,对具有直线型、锥线型及曲线型3种膜盘型面的膜盘联轴器轴向刚度特性进行了仿真分析。结果表明:3种型面膜盘联轴器轴向刚度均呈线性分布,且在大小相同的情况下,直线型膜盘的轴向刚度最大,锥线型的次之,曲线型的最小;直线型与锥线型膜盘联轴器具有相当的应力水平,较曲线型具有较高的承载能力;曲线型及锥线型膜盘联轴器则在相同载荷下具有较好的轴向补偿能力,分析结果为膜盘联轴器的设计与选用提供了理论支撑。

基于疲劳寿命理论的膜盘联轴器型面设计

区别于传统的基于强度理论的膜盘联轴器型面设计方法,提出了一种基于膜盘联轴器动力学分析和疲劳寿命理论的型面设计方法.建立了分析膜盘联轴器应力及寿命的简化有限元模型,给出了作用在此模型上的边界条件和初始条件,建立了膜盘联轴器动静复合应力分析方法.根据动力学分析的结果,讨论了膜盘联轴器工作时,不同类型的载荷对其疲劳寿命的影响.计算对比了几种典型型面在不同复合载荷作用下的寿命;基于疲劳寿命理论对膜盘联轴器的型面设计给予评价,最后给出各典型型面的适用工况.

弹性膜盘联轴器盘面曲线的设计与有限元分析

针对膜盘联轴器高转速、高扭矩的工作状态,给出在扭矩作用下,盘面断面的近似等强度曲线。根据联轴器在工作状态时的变形特点,并结合其固有频率,推导联轴器最薄处的厚度。

膜盘联轴器力学性能研究与优化设计

<正> 膜盘联轴器是近几年发展起来的一种新型的联轴装置,它具有结构简单、无需润滑、运行平衡、振动小、噪音低、操作维护方便等许多优点,被广泛应用于石油化工、机电航空等部门.膜盘联轴器大多用来驱动高速、大功率的设备,膜盘联轴器的关键构件是两端的“膜盘”,它是一对变厚度的薄板,最薄处仅0.2～0.4mm,外缘是一个法兰盘。

n型结构膜盘联轴器型面设计与有限元分析

针对膜盘联轴器型面设计和型面在不同类型载荷下的应力分布等问题,将有限元分析技术应用到膜盘联轴器设计中。提出了一种以n型结构连接的双膜盘结构膜盘联轴器。根据等强度近似理论设计了膜盘型面,分别建立了分析膜盘联轴器应力的轴对称和循环对称两种简化有限元模型,给出了作用在该二者模型上的边界条件和初始条件,并采用ANSYS有限元分析软件对两种模型进行了分析,得出了膜盘型面的轴向刚度特性和其在不同工况下的应力计算结果,并分析了扭矩、离心力和不对中载荷对其的不同影响。研究结果表明,在大扭矩、高速、小轴向偏转和小角向偏转的场合,n型结构连接的双膜盘联轴器型面采用双曲线设计是一种理想的方式。

膜盘联轴器轴向刚度性能分析

采用张量分析和能量变分法,在必要假设的基础上,对轴向对称载荷作用下的膜盘联轴器的轴向刚度进行了研究.分析了膜盘厚度、剖面形状、半径比和传递扭矩对轴向刚度的影响.通过与仿真结果的比较,验证了假设和结论的正确性.

基于ANSYS的膜盘联轴器膜盘的应力与模态分析

文中利用非线性有限元的方法对金属挠性膜盘联轴器的特性进行研究。主要包括以下几个方面:根据已设计的符合实际尺寸的模型,建立膜盘联轴器应力分析的有限元模型;在对前述模型静力分析和模态分析的基础上,鉴于膜盘的型号多变,为了能够做出通用的分析方法,文中采用通用的有限元分析软件ANSYS的二次开发语言APDL建模和分析膜盘,大大提高了分析的通用性和效率。

膜盘联轴器纯扭转应力应变的一种解析解法

由于膜盘联轴器壁厚极薄,工作时变形较大,非线性较明显,运用小变形条件下的弹性力学方法求解应力应变会有较大误差.考虑到联轴器纯扭转的轴对称性及膜盘轮缘轮毂厚度远较盘面厚度大等特点,可假设膜盘轮缘与轮毂完全刚性,膜盘盘面圆半径变形前后不变并运用其他通用的力学假设,就可对大变形纯扭转条件下膜盘联轴器的应力应变进行分析求解,得出任意膜盘型面应力应变的分析解.对双曲线型、梯型及等厚度型三种典型的膜盘型面的计算结果表明:双曲线型面是膜盘抗扭的理想型面,其应力分布完全均匀,无应力集中现象.对双曲线理想型面的偏离越大,膜盘应力越向内缘集中,变形加大.这为膜盘联轴器的设计提供了重要的理论依据.

膜盘联轴器-燃气轮机发电机组转子系统动力学分析

通过MATLAB对燃气轮机发电机组耦联转子系统进行了数值仿真,采用Newmark-β方法求解运动微分方程,在考虑膜盘联轴器由于大变形引起的刚度非线性下,分析了耦联转子系统临界转速、模态振型、不平衡响应和联轴器刚度对耦联转子系统动力学特性的影响,仿真结果表明:采用非线性刚度和线性刚度模型描述膜盘联轴器相差16.77%;耦联转子系统的临界转速和不平衡振动响应较单转子系统有所增加;联轴器刚度的增加会提高耦联转子系统的临界转速同时不平衡振动响应也会增大。

自制膜盘联轴器可靠性研究

金陵石化公司炼油厂自制的膜盘联轴器系列之一的 NML 106×110型,通过与进口的同类产品作静态、疲劳和现场动态性能对比测试,以及有限元应力计算,表明性能可靠,可取代同类进口产品。

膜盘联轴器膜盘应力与刚度分析

膜盘联轴器以其结构简单、体积小、可靠性高能够最大限度的通过其弹性变形补偿输入输出端的位移偏差,而被广泛应用于航空、船舶以及化工等领域。膜盘是联轴器关键部件之一,但作为旋转机械,膜盘属于易损部件,故本文对膜盘在各载荷作用下应力分布情况进行仿真分析,同时对其扭转刚度、轴向刚度、角向刚度做计算分析,计算结果可为膜盘结构设计以及优化提供重要参考。

小尺寸闭式过盈联接型膜盘联轴器配合压力解析表达构建研究

文中针对小尺寸闭式过盈联接型膜盘联轴器联接单元配合压力设计应用不便、数值计算繁复这一问题,通过研究已有文献关于闭式过盈联接装配压力数学模型通解的特点,构建了薄壁闭式过盈配合压力分布的解析计算公式,求解了各待定系数,给出了联接单元和膜盘结合处弯矩和剪力的求解方法,实现了大非线性过盈配合压力的解析表达。最后,通过算例分析验证了解析式的正确性,极大地方便了该过盈连接的设计与应用。

速度和温度对过盈连接式膜盘联轴器装配压力的影响研究

由于闭式过盈连接型膜盘联轴器实际工况处于高速运转和较高温度环境下,其连接单元与转轴的配合压力除了受本身装配过盈量影响外,可能还受到离心作用和热作用的影响。文中针对这一问题,通过对膜盘联轴器连接单元薄壁受力本构方程的重构和外加体力的考虑,研究了速度和温度对连接单元与转轴配合压力的影响关系,给出了速度和温度对装配压力作用的有效表达式。最后通过算例分析验证了解析计算的正确性,为闭式过盈连接膜盘联轴器的设计提供了理论依据。

冗余膜盘联轴器结构分析及动态性能研究

针对高速膜盘联轴器工作过程中受到载荷突变影响,引起膜盘疲劳破坏和断裂失效的问题,对可冗余膜盘联轴器结构和动态性能进行了研究。首先,设计了可冗余膜盘联轴器整体结构;其次,建立了膜盘的有限元分析模型,计算得到了满足设计需求的膜盘最佳厚度;然后,对膜盘联轴器的冗余结构进行强度分析,证明了冗余结构的安全系数,并可以实现转矩的传递;最后,对膜盘联轴器的动态性能进行了研究,得到了频率响应曲线。研究结果可为该领域的机械传动装置结构分析提供有效依据。

基于XFEM的膜盘联轴器裂纹扩展模拟

针对某飞机采用的膜盘联轴器曾出现的裂纹故障,文章基于Abaqus有限元软件裂纹故障进行模拟分析。通过在疲劳分析结果的危险点添加初始裂纹,采用XFEM方法不同边界条件下对裂纹扩展过程进行裂纹扩展模拟,分析获得了功率分出轴装机后载荷及裂纹故障成因。

大扭矩膜盘联轴器设计及强度分析

以大扭矩膜盘联轴器为研究对象,基于膜盘型面承载类型,设计双曲线型膜盘组件,在此基础上设计中间轴、螺栓等联轴器部件,并通过理论公式校核了膜盘和高强度螺栓的纯扭转下应力。建立膜盘联轴器三维接触有限元分析模型,仿真计算了膜盘联轴器在纯扭矩、角向补偿、轴向补偿和综合影响下膜盘联轴器的等效应力,为膜盘联轴器整体设计及优化提供重要参考。

碳纤维膜盘联轴器自主研发成功

新年伊始,中国船舶重工集团公司第711研究所自主研发的碳纤维膜盘联轴器完成了样机制造,这标志着我国在该领域实现了零的突破。碳纤维膜盘联轴器是一种先进的传动装置,由高性能碳纤维复合材料通过特殊的成型工艺制造而成,对动力传动系统有一定的保护作用,目前已经被应用于国外先进的船舶动力传动系统中,而国内尚无相关的研究信息。

基于BPNN和MOOGA的高速联轴器多目标优化方法

针对高转速、复合工况下膜盘联轴器难以保证其强度特性问题,对已有膜盘联轴器强度及动力学特性进行了研究,提出了一种基于反向传播神经网络(BPNN)和多目标优化遗传算法(MOOGA)的高速联轴器多目标优化方法。首先,为了得到优化所需的关键参数,采用了正交实验结合多因素方差分析的方法,选取了联轴器优化参数;然后,基于已选取的关键参数,采用BPNN方法构建了截面应力和弯曲刚度的目标函数,并将其与多项式拟合方法进行了对比,对BPNN方法的精确性进行了验证;最后,采用MOOGA方法对目标函数进行了多目标优化,并将优化前后结果进行了对比分析。研究结果表明:采用BPNN结合MOOGA的方法对联轴器设计参数进行优化,在满足联轴器刚度需求的情况下,可有效降低联轴器膜盘的危险截面应力;优化后,联轴器危险应力减小了18.2%,弯曲刚度降低了5.05%,联轴器角向补偿能力增加了0.1°,从而证明了仿真的有效性。该结果可以为挠性联轴器参数优化设计提供参考。

多膜盘柔性联轴器轴向刚度与振动特性分析

与扭转刚度相比,膜盘联轴器的轴向刚度较小,因此轴向振动的固有频率和临界转速更低,膜盘联轴器更加容易受到两侧设备轴向窜动激励的影响。本文以某新型联轴器为研究对象,分别利用有限元方法和集中参数法对联轴器轴向振动模态进行了分析,并进一步对不同轴向伸缩量、转速和扭矩下的膜盘联轴器轴向刚度进行了研究,以此为基础分析了轴向伸缩量和转速对膜盘联轴器轴向临界转速的影响。研究结果表明:通过对比膜盘联轴器有限元模型与集中参数集模型的模态分析结果,验证了两种模型的准确性;膜盘联轴器轴向刚度分析结果表明随着轴向绝对位移的增加,膜盘轴向出现应力刚化,其轴向刚度呈非线性变化;而膜盘联轴器的轴向刚度随转速的增加而增大,同时各阶临界转速受转速和轴向伸缩量的影响出现明显变化,此研究为膜盘联轴器的进一步优化和使用提供了依据。