膜片联轴器的普遍应用及工作原理

 膜片联轴器的普遍应用及工作原理

 　　膜片联轴器是一种以金属挠性元件来传递转矩而无需润滑的传动装置，普遍应用于舰船、航空、石油化工、机械制造等区域。其挠性元件是由数量的薄金属膜片0.2mm~0.6mm叠合而成的膜片组。工作时转矩从主动法兰盘输入，经过沿圆周间隔布置的主动传扭螺栓将转矩传输至金属膜片，再由膜片通过从动螺栓传至从动法兰盘输出。它通过合金膜片组产生弹性变形来实现联轴器的挠性传动，利用膜片的柔性来吸收输入输出轴间的相对位移，从而补偿传动轴系各个连接部分由于各种因素引起的残余不对中。

　　从目前的现状来看，从转子动力学的角度在线性振动的区域对转子一轴承系统的固有特性所进行的已经比多了，其中不乏包含联轴器祸合的转子一轴承系统的动力学分析。膜片联轴器是较近加年来我国引进的新型挠性联轴器，对其的大部分局限于将其视为守旧的机械部件进行刚度、强度、寿命分析，而对其在大型旋转机械中所起的作用还没有进行深入的。由于膜片联轴器具有不需要润滑和较不错的不对中补偿能力，国内一些大型的石化企业开始用该型联轴器取代守旧的齿式联轴器；因此关于膜片联轴器祸合的不对中转子一轴承系统的动力学是有实际的工程意义的。

　　在实际工程中，不对中状态的转子系统常见，同时转子故障的60%与不对中有关。转子的不对中包括轴承不对中和轴系不对中两种情况。轴径在轴承中的偏斜称为轴承不对中，轴承不对中本身不会产生振动，它主要影响轴承油膜的性能。机组各转子通过联轴器联结时，如果轴线不处在同一直线上，就称为轴系不对中。通常说的不对中多指轴系不对中。转子系统出现不对中后，会产生轴向和径向交变力，引起轴向和径向振动，因此在其运动过程中将产生一系列的不利于设备运行的动态效应，如引起设备的振动、联轴器的偏转、轴承的磨损和油膜失稳、轴的弯曲变形等，危害大。因此不对中转子系统的动力学特征，对于机组的运行具有重要意义。

　　以膜片联轴器藕合的不对中转子一轴承系统为对象，利用广义逆迭代法，分析了不对中量对对称转子系统轴承动静特性和系统固有特性的影响，主要结论如下：

　　1、联轴器两侧和系统两端轴承处的不对中量对系统支承负荷分配的影响是不同的。联轴器两侧支承的负荷分配随该处不对中量的增加而增大，而在系统两端轴承处不对中量的影响下减小。而系统两端轴承处的负荷分配随联轴器两侧支承处的不对中量的增加而减小，而在自身处的不对中量的影响下有所增大。由于膜片联轴器的隔振功能使一跨转子系统支承处的不对中量对另一跨转子轴承的动静特性影响小。

　　2、系统的固有特性在不对中量的作用下发生改变，其中特征值的实部的相应值减小，而虚部增加，而且系统的前几阶模态不在呈现出对称或反对称的特性，以其中一跨转子的变形为主，另外一跨几乎不发生变形。

　　3、系统的稳定性在膜片联轴器两侧轴承处的不对中量作用下有的趋势。在不对中量的影响下，系统的小对数衰减率减小，失稳转速下降。

　　转子的强迫振动可以分为与转子异步的振动和同步的振动，而后者主要是由转子的不平衡量所激励。由于设计和结构方面的因素以及材质不均匀、制造安装误差等原因，实际转子一轴承系统的惯性主轴都或多或少地偏离其旋转轴线。这样，当转子旋转时各微元质量的离心惯性力组成一组不平衡力系。转子一轴承系统在不平衡力或不平衡力矩的激励下所产生的振动称为不平衡响应。一般情况下，转子系统的不平衡是引起振动的主要因素。

　　分析了膜片联轴器藕合的转子一轴承系统的不平衡响应。起先利用高斯消去法，求解系统在不平衡量的作用下所引起的强迫振动：分析了各结点的不平衡响应。然后以对称布置的膜片联轴器祸合的多跨转子一轴承系统为对象，通过数值模拟分别分析了膜片联轴器的刚度和转子的不对中对系统不平衡响应的影响；详细分析了不对中状态下，系统支承处的不平衡响应随转速的变化，主要结论如下：

　　1、对于对称的转子一轴承系统，当膜片联轴器径向刚度等于某些值时，其转角刚度对系统的不平衡响应影响很大。膜片联轴器的径向刚度时，转角刚度决定了其隔振效果。当k，小时有明显的隔振功能。随着k，的增大，其隔振效果在逐渐下降。通过分析表明膜片联轴器的转角刚度是影响其隔振效果的一个重要因素。

　　2、当系统通过临界转速区域时，转子的不对中量对系统的不平衡响应有明显影响，然而在工作转速处，这种影响变小。

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