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空氣彈簧聯軸器剛度特性仿真

發布者:鑫程機械  發布日期:2020-07-23

空氣彈簧聯軸器剛度特性仿真

大功率低速離合器與空氣彈簧聯軸器組合可以成為大功率低速彈性離合器。它設置在主機的輸出端,其功能在于傳遞扭矩;調整傳動裝置軸系扭轉振動特性;補償因振動、沖擊引起的主、從動軸的中位移;緩沖和吸振,起到保護主、從動機和整個傳動裝置運行可靠性的目的。自20世紀60年代以來,國外的蓋斯林格、伏爾康式等新型聯軸器,廣泛運用于各種傳動裝置中。國內在70年代后期開始研制高彈性聯軸器,如XL型橡膠金屬環聯軸器和引進技術生產的蓋斯林格聯軸器。本文研究的聯軸器為空氣彈簧結構形式,研究的目標是得到滿足傳扭要求,具有較大的徑向和軸向位移補償量,較小的剛度性能并且結構緊湊的聯軸器。

1空氣彈簧聯軸器結構特點空氣彈簧聯軸器廣泛應用于壓力機、剪切機、壓縮機、離心機、振動輸送機、空氣錘、鐵道車輛懸掛裝置和船舶動力裝置等場合。空氣彈簧聯軸器的主動氣囊座均布安裝在主動法蘭上,從動氣囊座安裝在從動法蘭上。主動法蘭直接與主汽輪齒輪機組的輸出法蘭相連接。主機的功率傳遞為主動座-空氣彈簧-從動座-離合器主動部分。當空載時,各氣囊保持充氣壓力,成平衡狀態;當扭矩負載作用時,主動氣囊受壓,其內壓升高,從動氣囊被拉伸使其內壓降低,主從氣囊的壓力差保證了扭矩的傳遞。空氣彈簧聯軸器的特點如下:1)空氣彈簧聯軸器具有非線性特性,可以根據需要將它的特性線設計成比較理想的曲線。與鋼制彈簧比較,空氣彈簧重量輕。2)空氣彈簧聯軸器的剛度隨載荷而變,因而在任何載荷下自振頻率幾乎保持不變。3)空氣彈簧聯軸器能同時承受軸向和徑向載荷,且可以傳遞扭矩。通過調整內部氣壓,可以得到不同的承載能力和不同的剛度特性。4)高頻振動的吸收和隔音性能好。

通過對高彈性聯軸器的作用、性能、設計要求以及各種典型型式聯軸器特點比較后,采用新材料、新計算方法以及新結構是高彈性聯軸器研制的發展趨勢。通過有限元仿真設計方法對空氣彈簧聯軸器的設計計算和性能仿真,可以通過rebar單元模擬特殊的簾線材料,通過空腔結構模擬氣囊充氣過程中內部壓力的變化可以實現解決計算過程中空氣彈簧聯軸器材料的非線性。空氣彈簧聯軸器的仿真方法包括建模、接觸條件與材料特性的定義以及模型的求解與一般仿真方法相比都有其特殊性。在剛度特性仿真計算中,應依靠二維模型中的傳扭氣囊,并將結果導入三維模型并施加徑向或軸向補償量。對于需要減小剛度特性的空氣彈簧聯軸器,需要從如氣囊對數、氣囊容積、氣囊高度、氣囊有 效直徑、氣囊簾線材質、簾線層數、簾線的角度、橡膠的材料特性以及氣囊初始充氣壓力等各方面進行優化,從而使空氣彈簧聯軸器徑向剛度和軸向剛度滿足性能要求,減小附加反力。


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