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高速旋转联轴器应力分析

2021-03-15 16:27:45

高速旋转联轴器应力分析

   软件在实施自动划分的过程中,主要考虑点载荷、压强、离心力和重力,未考虑扭矩对整个装置的影响,无法估计模型所遭受的扭矩载荷。本文基于软件中接待的有限元分析模块,针对性计算出联轴器实际扭矩大小;同时就本次设计模型而言,可直接更加扭矩作用。若只考虑模型扭矩对装置产生的影响,可以在联轴器端部的接触位置更加一个扭矩作用力,为确认扭矩处于平衡状态,避免端部固支部位出现过大的应力,主要是由于实际运作过程中,此处的零件没有特定的固定约束装置,也就不会出现多大的应力,同时也就不会导致联轴器累出出现一个相反的扭矩作用。在这一过程中,所实际的扭矩应力,数值大小应控制为1273N/m。而这一数据来源于透平输出轴额定转速。计算过程中主要用到T=9550P/n,在这一公式中,T表示扭矩,单位为N/m;P代表功率,单位为kW。应力数值较大部位在内孔开槽,而这一部位不是依靠离心力得出的,所以不用考虑较大应力叠加作用产生的影响。同时由于较大外径与内孔端部应力水平不高,量级数值为1MPa,所以扭矩作用下产生的应力微乎其微。

 联轴器应力作用,研究联轴器实际应力分布情况后可了解到,其较大值应为303MPa,位置则在较大外径螺栓的开口之处。一般情况下,内孔端存在的应力会高于其他内孔部位,而此处较大应力数值应为216MPa,相较外径较大应力而言低。基于上述内容可知,联轴器较为薄弱的部位是较大外径上螺栓开孔的部位。螺栓位于联轴器较大外径,难免会对其产生确定的压力,同时这一部位又存在较大应力作用,所以螺栓预紧力必然会产生确定影响。同样使用CATIA软件中含有的有限元分析模块,进而计算、分析得出螺栓预紧力所产生的影响力。

为进一步提升计算的速度、简化计算为,仅仅对1/4个联轴器进行计算且实现了一个螺栓联接,同时联轴器两断口使用固支约束方式。本次研究的联轴器中,联接螺母与螺栓时,采用软件螺纹预紧的联接属性,可以直接将其看作是螺栓的加载方向以及预紧力。在计算实施过程中,螺栓预紧力大小为5000N。由于较大应力处于联轴器接触表面积螺栓之间的螺栓孔交界位置,同时较大应力数值为167MPa。同时联轴器较大外径出存在的螺栓预紧力直接促使应力大幅度更加,达到离心力较大应力素质的1/2。当螺栓预紧力与离心力产生的应力作用累加到一起后,较大应力值可达470MPa。在满足上述应力需求的基础上,对联轴器材料有进一步的要求,一般使用高 强度合金材料,而普通钢材已经无法满足较大应力需求。基于高速旋转联轴器设计图纸,在软件的帮助下构建联轴器三维模型,同时借助软件将联轴器的旋转离心力作用下的应力数值计算出来,而此处较大的应力值达到303MPa,其位置在联轴器较大外径出的螺栓开口处。由于联轴器自身构造决定,其具备螺栓预紧力与扭矩应力,而这一应力在计算过程中需要使用软件中携带的有限元分析平台。同时扭矩作用下的较大应力值处于1MPa数量级,此时较大应力往往不在联轴器较外侧。而螺栓预紧力产生的较大应力值为167MPa,同样位于较大外径螺栓开孔位置。而两种作用应力处于同一位置后,叠加起来产生的较大应力达到470MPa。唯有使用高 强度合金材料,才能确认联轴器的正常使用,确认材料使用不失效。