膜片的應(yīng)力分析

膜片組是膜片聯(lián)軸器的主要彈性元件。膜片組在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中承受拉伸、擠壓、剪切等復(fù)合力，處于復(fù)雜的受力狀態(tài)，并由此來傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動，同時(shí)吸收振動和補(bǔ)償偏差。

由于聯(lián)軸器中其他零件的剛度比膜片大得多，且膜片受力情況較為復(fù)雜，故這里只研討膜片的應(yīng)力分析。為了簡化計(jì)算，不考慮各膜片間微小的相對運(yùn)動產(chǎn)生的表面剪力，即將所有膜片視為一個(gè)整體。膜片承受的載荷有以下幾種：

一、膜片組的強(qiáng)迫位移

雖然膜片聯(lián)軸器工作時(shí)，膜片組件傳遞的扭矩很大，但是實(shí)踐證明：膜片聯(lián)軸器的主要失效不是由膜片組件的傳扭能力不足引起，而是膜片所受交變循環(huán)復(fù)合應(yīng)力所致。而這種復(fù)合應(yīng)力多是由膜片聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸不對中產(chǎn)生的附加載荷引起的。

二、膜片聯(lián)軸器的軸向偏移

膜片聯(lián)軸器的軸向偏移K，受聯(lián)軸器的規(guī)格以及螺栓數(shù)量影響，聯(lián)軸器規(guī)格越大，所能承受的軸向偏移越大。軸向偏移會對膜片產(chǎn)生很大的應(yīng)力，因此，為確定聯(lián)軸器使用壽命的長期，要求安裝時(shí)膜片之間盡可能緊密，膜片盡可能平整。同時(shí)，由于熱脹冷縮而導(dǎo)致的設(shè)備軸向偏差需要考慮進(jìn)去。對于雙膜片式聯(lián)軸器，聯(lián)軸器軸向偏移經(jīng)過中間體兩邊的膜片組平均后，膜片組的軸向偏移為膜片聯(lián)軸器軸向偏移的一半。

三、膜片聯(lián)軸器的角向偏移

軸線角向的安裝誤差，使膜片沿軸線方向發(fā)生周期性彎曲變形，它是決定膜片疲勞壽命的主要因素。膜片聯(lián)軸器角向偏移，大的角向偏移將使膜片組承受很大的附加彎矩。對于雙膜片式聯(lián)軸器，膜片組的角向偏移是聯(lián)軸器的角向偏移的一半。

四、膜片承受的轉(zhuǎn)矩

膜片聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)矩是通過主動螺栓利用膜片元件帶動從動螺栓，轉(zhuǎn)矩在膜片中產(chǎn)生的沿螺栓分布圓切線方向的拉壓力。扭矩使膜片產(chǎn)生的拉伸或壓縮應(yīng)力隨工況而變化，但運(yùn)行工況一些時(shí)，可看作不變應(yīng)力。

五、膜片承受的離心應(yīng)力

膜片聯(lián)軸器通常是安裝在高速傳動軸上，高轉(zhuǎn)速機(jī)械的離心慣性力在結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算中重要。由螺栓、墊圈等的質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力和由膜片組自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力方向均沿徑向向外，使膜片組受到離心拉應(yīng)力。膜片承受的離心應(yīng)力隨轉(zhuǎn)速而有大變化，但運(yùn)行工況一些時(shí)，也可看作不變應(yīng)力。

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