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船舰用大型橡胶联轴器弹性元件温度场研究

2021-03-02 17:13:45

船舰用大型橡胶联轴器弹性元件温度场研究:针对船舰用大型橡胶联轴器由于承载大,橡胶块部件变形大,加上橡胶材料非线性等特点,对其进行温度场有限元仿真分析难收敛问题,根据解耦原理,结合节点等效算法,从理论上建立了橡胶材料热分析有限元数学模型。以某款膜片橡胶联轴器为例,对其橡胶元件进行热分析,深受了其稳态温度场分布及瞬态温度场曲线,采用小二乘法对结果研究发现,较大温升与加载转矩成抛物线关系、与加载频率成线性关系,仿真结果与预测结果具有良好的一致性,说明了这种方法的可行性,对其实际工作有指导性的意义。橡胶因其本身拥有较好的阻尼性能与弹性性能,使其成为满足联轴器各向性能的理想材料,但是,也因为其较好的阻尼性能,使其在工作中将动态转矩产生的能 量转化为大量的热功耗,若这些热量不能及时充分地传递到环境中,则会对于橡胶块部件有不同程度的影响,轻则使试件性能下降,重则会导致试件损坏,因而对橡胶联轴器的生热和传热问题具有较高的研究价值。目前众多地区的研究较多地将精力投注在了橡胶本身的一些性质上,对联轴器的研究往往多地关注于其力学性能,对其热学性能研究较少,而将橡胶的生热问题与联轴器的工作情况进行综合起来分析研究的著作更少,因此对于联轴器的生热模型研究、传热模型构建,以及温度场分布的研究,现阶段尚有较大的探索空间。顾智超等采用等强度理论对LS2110型高弹性联轴器的橡胶元件进行了分析,取得了确定研究成果,但是该方法认为每个单元的生热率都一样,因此仿真模型有待进一步改进,目前对承受大转矩船舰用橡胶联轴器温度场分析的相关文献鲜少见刊。采用解耦的方法将滚动轮胎的热力耦合分析分 解为变形分析、损耗计算和热传导分析,为轮胎温度场的有限元分析建立了基本框架。但受当时有限元理论和计算条件的限制,他们在分析中只能采用比较粗糙的网格,计算结果也不够准确;但这种求解思想仍深受广泛的认同并有所发展。吴福麒等根据解耦的分析思想,进行了转鼓试验下滚动轮胎稳态温度场的有限元分析。用实测的轮胎内部点的稳态温度对有限元的分析结果进行了验证,二者的一致性表明了该分析方法的优良性。针对船舰用大型橡胶联轴器由于承载大,橡胶块部件变形大,加上橡胶材料非线性等特点,对其进行温度场有限元仿真分析难收敛问题,提出了一套分析方法——根据解耦的思想,结合节点等效法,编程计算节点生热率,作为内热源,建立了热分析数学模型,本文以某款膜片橡胶联轴器为例进行了20种不同工况下的温度场分析,根据计算结果,采用小二乘法建立了高温升与加载转矩的估算公式,对新的工况进行预测,发现预测结果与有限元分析结果有较高的吻合度,说明了这种方法的合理性。