膜片联轴器动力学特性分析

膜片联轴器动力学特性分析

针对旋转试验机的动力系统所使用的弹性膜片联轴器，在考虑联轴器不对中的情况，利用有限元软件对膜片受力情况进行模拟分析，得出了平行不对中和交角不对中情况下膜片的接触应力以及分布情况，利用有限元软件和转子动力学原理计算出联轴器的固有频率，并和制造商处的不对中量和转速数据进行对比。在机械主轴的旋转问题中，转子的不对中是一个被各界关注和讨论的问题，对于柔性联轴器而言，弹性部件使不对中，但并不代表不对中产生的附加载荷和交变应力被，而是通过弹性元件的变形，将不对中产生的应力应变响应在联轴器上.转子的振动不仅会对系统部件产生损害，在某些对不平衡响应要求较高的设备来说，对实际运行后的结果和数据也会产生相当大的干扰和误差，当不对中量过大或者负载形式比较复杂时，会对联轴器和主轴甚至整个系统产生不可估计的影响.机器部件的疲劳失效和维护成本都随着市场竞争的激烈而提高，防止联轴器部件的失效或延长使用周期有着很高的经济意义.

基于风力发电机组连接电机转子轴和齿轮箱高速轴的膜片联轴器，通过有限元法，对膜片的静强度进行了分析，并进行了拓扑优化设计，了此工况下的膜片结构.对由于增加了隔振器而引起联轴器不对中的海军舰船动力装置进行了研究，并通过对齿式联轴器一转子系统的分析和数值仿真得出刚性联轴器要比柔性联轴器容易发生失稳，而且两者的失稳均发生在系统一阶固有频率付应转速的2倍附近.基于经济实用的原理，设法避免失稳和振动的产生不如分析实际使用过程中所产生的振动响应和失稳状况，预测装置的寿命来的经济.由于制造和装配的误差，电机和转子的不付中在实际情况下难以避免，对包含联轴器不对中和转子不平衡的系统进行了建模，不付中引起的反力、反力矩和偏心转子的动力学方程，进而分析得出由此引起的系统径向振动在系统2阶临界转速时非常明显.李明等则建立了一个多跨转子系统试验台，通过不付中联轴器一转子一轴承系统的动力学试验，得出系统响应中不工频分量，还有随着转速提高而增大的倍频分量，为Sekhar的理论给出了实验依据，他还测量出了振动轴心的轨迹.

机械动力部分容易出现故障和疲劳损坏的部件就是联轴器，而为了迎合复杂工况和降低其他配合工装的制造成本，不对中现象又是不可避免的，与其提高轴系的加工精度和降低装配误差，不如在联轴器性能上进行改进和校验，弹性膜片联轴器的关键部件—膜片不仅可以吸收两轴不对中造成的应力影响，并且装配简单，维护周期长，利用有限元软件对其在不对中时的应力进行模拟分析，并分析其可承受的转速，对实际装配和使用起指导作用.

联轴器模态分析  联轴器一转子系统模型和简化

一个通过步进电机直连的主轴系统，主轴的另一端连接有质量偏心的大直径盘，步进电机通过金属膜片联轴器驱动主轴系统

实际的转子是一个质量连续分布的弹性体，理论上将具有多的自由度，在考虑转子动力学问题时可以将转子系统沿旋转轴线简化为若干具有集总质量的圆盘，将转子系统的质量和转动惯量集总到若干结点，由转子动力学原理得，这些结点一般选在轴的界面有突变处，轴系细节的结构对系统的固有频率影响不大，因此可以对轴系不变计算的细节进行简化.

通过对膜片联轴器的整体仿真，在模型上施加实际工况转化后的载荷，并对联轴器不对中情况进行模拟，联轴器的应力分布，变形情况和固有频率，通过和已知数据对比验证了模型的正确性和计算的准确性，再根据实际装配情况下两种不对中状态的藕合得出理论允许的不对中分量百分比.