膜片聯(lián)軸器的研究與應用

發(fā)布時間：2022-04-04

膜片聯(lián)軸器是一種全金屬撓性聯(lián)軸器。它通過彈性元件一一膜片組件將驅(qū)動機所產(chǎn)生的扭矩傳遞給從動機，并補償機組兩軸線間由于制造誤差、安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化等所引起的軸向、徑向及角向偏移。

膜片聯(lián)軸器特點

(1)剛柔特性并存

膜片聯(lián)軸器在扭轉上是剛性的，以拉力的方式傳遞扭矩(具有同合金鋼一樣的傳扭能力)；在軸向和角向又是撓性的，可適應絕大多數(shù)高速大功率軸系撓性傳扭的需要。

(2)工作時不需潤滑無需維護

任何一臺轉動設備，即使是定期潤滑也會給工作帶來很多麻煩。不要潤滑的特點或許是許多轉動機械的設計者可望而不可及的。潤滑不僅會使系統(tǒng)變得復雜(供回油管路、油泵、監(jiān)測、警報……)，而且常常會因積油、垢積而增加新的不平衡，近一步導致軸系的振動和噪音。無需維護的轉動機械(或裝置)，應該作為產(chǎn)品設計者的較高宗旨和境界。

(3)可在不干擾主從動裝置的情況下裝拆

只須設計兩個轉接法蘭，就會在需要時將整臺聯(lián)軸器在一、二個小時內(nèi)完成裝拆或換。這一特點在石油化工流程設備中具有特別的優(yōu)點。

(4)能在惡劣的條件下運行由于聯(lián)軸器的關鍵件一撓性組件一系由不銹鋼材料制成，不僅能抗拒酸堿鹽的腐蝕，而且能在攝氏300度條件下保持原有的機械性能，這種特性是其它聯(lián)軸器(特別是橡膠類聯(lián)軸器)所不及的。

(5)事故預警及失效保護特性

膜片聯(lián)軸器的失效是指撓性組件損壞導致整臺聯(lián)軸器不能正常工作。當膜片聯(lián)軸器承受了過大的不對中(角度和/或軸向)時，會在數(shù)小時至一周內(nèi)破壞(關鍵取決于過大不對中的程度)。當軸系采用了適當?shù)谋O(jiān)控手段時，有充分的時間監(jiān)測到這一過程，并采取適當?shù)奶幚泶胧?。出現(xiàn)事故一警報一處理，整個過程不是發(fā)生在瞬間，而是有一段相當長的時間，這就是膜片聯(lián)軸器預警的具體體現(xiàn)。同時膜片聯(lián)軸器即使在膜片斷裂的情況下，仍可在短時間內(nèi)維持扭矩的傳遞并保持發(fā)動機不飛車。

(6)零游隙，不變的低不平衡量，無噪聲

聯(lián)軸器各零件間采用無間隙配合，因此在運行中不僅沒有噪聲、振動，亦不會產(chǎn)生新的不平衡。

(7)對相連裝置施加可預測的低附加負荷

鑒于撓性組件具有的高撓性，因此與同類聯(lián)軸器相比，膜片聯(lián)軸器具有較低的軸向剛度和角剛度。而且該負荷通過相關計算可以得出，是可知的。

(8)具有高功率質(zhì)量比、特別適合連接大功率動力裝置

按單位質(zhì)量傳動的功率比值計算，膜片聯(lián)軸器是很高的。所以它特別適合高速大功率的應用場合。

(9)軸向剛度非線性變化，可制約電動機磁中心飄移

在設計許用位移內(nèi)，可認為軸向位移和軸向力呈線性關系。一旦超出許用位移界限，軸向力(軸向應力)會增加，此時極易導致聯(lián)軸器的損壞。

在軸系中，膜片聯(lián)軸器不僅傳遞軸系扭矩，而且通過其三維變形補償軸系的各項偏移，因此將受到扭矩、離心力、軸向力、彎曲力的作用，在上述力的作用下膜片聯(lián)軸器將產(chǎn)生扭轉應力、離心應力、軸向拉應力及角向交變應力，其中扭轉應力、離心應力和軸向應力統(tǒng)稱為靜應力，角向位移引起的交變應力稱為動應力。在實際工作狀態(tài)下，膜片聯(lián)軸器產(chǎn)生的應力為靜動復合應力。

這些應力的存在直接影響了膜片聯(lián)軸器的性能指標。當應力過大時，膜片聯(lián)軸器的使用壽命就會降低。其中由于補償軸系偏移而產(chǎn)生的軸向應力及角向交變應力對膜片聯(lián)軸器壽命影響較大。該應力的產(chǎn)生主要是由于軸系不對中量過大造成的，當軸系不對中量超過膜片聯(lián)軸器自身變形補償能力時，膜片聯(lián)軸器就會破壞失效。

因此為防止膜片聯(lián)軸器破壞失效，提高機組軸系找中精度顯得尤為重要。找中精度越高，膜片聯(lián)軸器工作狀態(tài)下補償軸系偏移的余量越大，破壞失效的幾率越低，使用壽命越長。

目前常用的應力分析方法是解析法和有限元分析法。解析法是通過將膜片組建進行力學模型等效，將扭矩、軸向力、角向力、離心力合成，求得綜合應力。以此判斷膜片聯(lián)軸器的靜動應力。有限元分析法是利用有限元分析軟件建立膜片的有限元模型，通過軟件對膜片的各種受力狀態(tài)進行分析計算，從而得出膜片在工作狀態(tài)下的應力分布情況。由此可膜片聯(lián)軸器工作狀態(tài)下的系數(shù)。兩種應力分析方法均可得出膜片聯(lián)軸器工作條件下的應力大小，但是有限分析法能直觀的反映出膜片各部分應力的分布。

膜片聯(lián)軸器運行維護

一般情況下，聯(lián)軸器無需維護。在機組正常運行72小時后，應對膜片聯(lián)軸器進行檢查，檢查之后，可在每次機組檢修中對膜片聯(lián)軸器的狀態(tài)進行檢查。同時當傳動系統(tǒng)發(fā)生異常現(xiàn)象，其原因可能由膜片聯(lián)軸器引起時，應對膜片聯(lián)軸器進行檢查。檢查的項目包括：檢查內(nèi)容為：

(1)連接螺栓螺母是否存在松動現(xiàn)象。

(2)膜片外露表面是否有裂紋或其他損傷。

(3)根據(jù)實際情況決定是否對軸系的找中情況進行復查。

膜片聯(lián)軸器的故障與損壞，主要與膜片組件有關。當膜片組件承受了過大的偏移或者嚴重超扭以及兩者兼有時便會發(fā)生破壞。在新的膜片組件投入運行前，較根本的是查清破壞的原因，并且加以排除。而在重新安裝前，應進行例行的找中復查工作。