膜片型弹性联轴器的受力总结:
(1)扭矩产生产生的薄膜应力。设传递的扭矩为T(N.m),总片数为m,对于8孔螺栓,由简化条件知:单片膜片的转矩T1=T/m,每个主螺栓上所受的力为F=T/4mR。
(2)由于轴向安装的误差,使膜片沿轴线方向发生弯曲变形。该位移加载在中间螺栓孔处的轴线方向,径向位移和轴向位移固定。在两端的两个中间空来施加约束,中间孔来承受载荷。这样把它作为静定简支机构来处理。
(3)旋转时由于惯性所产生的离心应力。假定螺栓与联轴器膜片材料相同,可计算得各自的质量,根据所处的位置和螺旋角度,可算的离心力,且作用在总质心上。高转速机械的离心惯性力在结构的应力计算中重要,其离心惯性力可以按径向力F=(2∏n/60)2rp加载,方向沿径向向外,固定中间螺栓孔的径向位移、周向位移和轴向位移,周边没有其他载荷作用。
(4)角向安装误差引起的弯曲应力。它可以根据下图的简化来求解。由于在轴线角向的安装实际误差,使膜片沿轴线方向发生周期性弯曲变形,而且它是决定联轴器膜片疲劳寿命的主要原因。根据角向偏差计算所引起的中间螺栓孔一周在轴线方向的位移,径向位移和轴向位移固定。通过角度倾斜可以求出恢复力矩H的大小,一般情况下,联轴器膜片的角位移是很小的,因此膜片变形属于小变形,可以采用薄板小挠度弯曲理论来分析。
膜片联轴器结构简单传动功率大:
(1)补偿两轴线不对中,与齿式联轴器相比角位移可大一倍,径向位移时反力小,挠性大,允许有相应的轴向、径向和角向位移。
(2)特别适用于中、大功率传动。
(3)能准确传递转速,运转无转差,可用于机械的传动。
(4)具有明显的减震作用,无噪声,无磨损。
(5)结构简单、重量轻、体积小、装拆方便。不必移动机器即可装拆(指带中间轴型式),不需润滑。
膜片联轴器由几组膜片即不锈钢薄板,用螺栓交错地与两半联轴器联接,每组膜片由数片叠集而成,膜片分为连杆式和不同形状的整片式。
它普遍用于各种机械装置的轴系传动,如水泵是大功率、化工泵、风机、压缩机、液压机械、石油机械、印刷机械、纺织机械、化工机械、矿山机械、冶金机械、航空直升飞机、舰艇动力传动系统,经动平衡后应用于传动轴系已比较普遍。在实际应用中一般采用接中间轴型,以提升两轴线偏移补偿性能。膜片联轴器与齿式联轴器相比,没有相对滑动,不需要润滑、密封,无噪声,基本不用维修,制造方便,可部分代替齿式联轴器。
膜片联轴器属金属弹性元件挠性联轴器,其依靠金属联轴器膜片来联接主、从动机传递扭矩,具有弹性减振、无噪声、不需润滑的优点,是当今替代齿式联轴器及一般联轴器的理想产品。适用于高温、有腐蚀介质工况环境的轴系传动。膜片联轴器能补偿主动机与从动机之间由于制造误差、安装误差、承载变形以及温升变化的影响等所引起的轴向、径向和角向偏移。
膜片联轴器能够补偿的不对中形式包括如下3种基本类型:角向(两轴中心线成角度交于两轴端之间的中点)、横向(两轴中心线平行偏移)和轴向(两轴轴向间隙过大)。旋转轴系运行时出现的实际偏移往往是以上任意2种不对中的组合或者同时兼有3种不对中形式,因此膜片联轴器实际工作时的载荷及变形比较复杂。
膜片作为膜片联轴器的关键弹性元件,工作时承受的主要负荷。
当膜片联轴器旋转时,其角向偏移将产生交变应力,每旋转一周循环交变一次。膜片动应力将导致膜片和螺栓的疲劳破坏,因而准确地计算动静复合应力,是预测膜片联轴器寿命、确定膜片式联轴器工作的关键。
已有的相关研讨多限于分析膜片在单承受某一种载荷时的应力分布情况,而对于膜片实际承受复杂载荷时的动静复合应力较少涉及。
相邻两螺栓孔之间的膜片段可等效为悬臂梁,并利用材料力学的方法推导出连杆型膜片联轴器在单承受转矩、离心载荷、轴向偏移以及角向偏移时膜片内部应力的计算公式,同时提出了一种计算膜片扭转刚度的方法,是运用经验公式来分析膜片应力和刚度的典型方法,但是其大的不足是无法考虑螺栓孔周围区域应力集中效应的影响,导致计算应力与实际应力有大的差距。