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​橡胶金属联轴器橡胶套力学分析

2021-03-03 09:48:26

橡胶金属联轴器橡胶套力学分析:基于多体动力学采用ADAMS软件建立橡胶金属联轴器橡胶套的仿真模型,并对比分析6种工况下橡胶套所受应力值的大小及分布规律。结果表明,改变联轴器输入转速和扭矩可以效果优良控制橡胶套所受应力值的大小,但对应力分布情况的改变效果有限,且扭矩变化占主要作用。橡胶金属联轴器安装在减速器轴与主动力装置轴系艉轴之间,通过连接外鼓轮和内鼓轮的橡胶金属组合装置实现对中补偿和降低振动量级的作用,是舰艇降低振动噪声的重要装置。由于橡胶在刚度、强度和物理化学稳定性等方面均远低于金属材料,因此橡胶金属联轴器的失效在绝大多数情况下首先并主要发生在橡胶元件上。橡胶失效的主要形式有整体碎裂、腐蚀剥落、脱胶、局部裂纹、蠕变和弹性性能衰退(刚度发生较大变化)等,其中龟裂和裂纹是橡胶金属套中较常出现的失效形式。另外,粘合面剥离也是重要的失效形式。分析其失效机理及应力的大小及分布规律在橡胶2金属套寿命及失效形式的研究中具有重要意义。本研究基于多体动力学建立橡胶金属联轴器橡胶套的仿真模型,通过数值计算得出橡胶金属联轴器在不同扭矩和转速下橡胶套所受应力大小及分布情况。橡胶金属联轴器的结构,其主要部件包括外鼓轮、内鼓轮、从动轮、主动轮、套齿联轴器、轮毂、橡胶2金属套和链轮等。橡胶(多采用CR)是联轴器的主要减震降噪部件,橡胶2金属环在两个钢制轮毂之间。轴系在运转过程中,其从动轮、主动轮和套齿联轴器间的空隙通过齿的啮合而进入平稳阶段,在运行过程中不会产生相对运动。虽然通过模态分析可知从动轮和主动轮的固有频率较低,不能当作刚体简单处理,但从拓扑结构可以看出它们分别安装在一阶模态频率远高于联轴器主要部件模态频率区的内鼓轮和轮毂上,故建模时当作刚体处理是合适的,同时三者材料的弹性模量远大于橡胶部件,因此建模时可将三者以及内鼓轮和轮毂作为一个整体刚性实体导入ADAMS中,并修改相应的材料属性,另外,还要注意由于进行了布尔运算,为保护与设计质量一致,应稍微变大模型厚度。(1)改变联轴器输入转速和扭矩可以效果优良控制橡胶套所受应力值的大小,但对应力分布情况的改变效果有限。(2)相对转速而言,扭矩变化在橡胶套应力分析中占主要作用。(3)输入功率确定时,通过改变转速和扭矩值,可以使橡胶套所受应力降低到较小,这对提高橡胶2金属联轴器的减震降噪效果有重要作用。本研究为评估橡胶金属联轴器的寿命、分析其失效形式奠定基础,同时计算结果作为初始条件施加在橡胶套上,也为橡胶金属联轴器振动响应分析模型的准确建立提供了前提条件。