鼓形齿式联轴器传动系统与膜片联轴器的研究

鼓形齿式联轴器大多用于中低速往复启停及承受正反转载荷的传动系统当中,因此其强度及疲劳强度是至关重要的。鼓形齿式联轴器的材料分类比较多,常用的是45#钢(因其综合性能比较好,而且是材料价格比较低),但是依据传动系统整体强度性能不同,鼓形齿式联轴器的材料还有很多,比如,20CRMNTI,40CR,42CRMO等等。对于常用的45#钢的材料选用,要依据鼓形齿式联轴器国家标准(强度性能指标)严格控制材料牌号的同时,要配以相应的热处理工艺,以提高其疲劳强度,比如,小型号的鼓形齿式联轴器(外径小于200的),好多联轴器厂家采用型材形式(圆钢),在加以齿面高频处理,这样的制造工艺是齿面的接触强度提高了,实则是由于型材的内部组织强度比较低,最终在往复启停时齿会整体变形造成联轴器整体报废,因此,增加联轴器中间调质处理是有效提高联轴器材料综合强度的解决方法。而对于比较大型号的鼓形齿式联轴器的锻件材料及铸钢材料形式,则是要更加注意的,锻件材料的内部密度比较高,相应的材料强度也是比较高的,但是锻件材料存在锻造缺陷(锻造裂纹)及锻造内应力,因此在磁力探伤检测锻造裂纹的同时,要注重锻造材料的正火处理(消除锻造内应力),同样的增加中间调质处理会使得联轴器的综合性能大大提高;而铸钢材料则是存在更多缺陷的,比如,材料成分控制,气孔,砂眼,缩松等等,铸钢材料在这些缺陷检测合格的同时,同样需要回火处理(消除铸造内应力),并且加以中间调质处理,才能达到综合性能提高的要求。而对于其它的合金结构钢的相应的热处理也是要联轴器厂家在依据其材料及相应热处理制造工艺的国家标准下严格执行的,比如,对于低碳合金结构钢20CRMNTI的制造,仅仅是渗透处理只能是提高齿的表面硬度,而增加中间调质处理则是提高内部基体强度的有效热处理方法。这些联轴器的材料及热处理工艺的不同,制造的联轴器品质是不同的,高品质的鼓形齿式联轴器的综合强度应该是与传动设备整体强度匹配,而联轴器公称转矩体现在两半联轴器连接螺栓(联轴器配件)上面,就像高品质HL弹性联轴器的公称转矩体现在HL柱销(是HL联轴器配件)一样的啊。

  第一、以国内外风力发电技术的应用现状和发展趋势为背景,介绍了膜片联轴器的国内外研究和应用情况,并导出论文研究的意义和主要内容。

  第二、通过对膜片联轴器结构和特点的阐述,按照膜片联轴器的选材和选型要求及膜片联轴器所受的载荷和工况,对膜片联轴器进行初步设计和整体设计,并建立风力发电机组高速膜片联轴器的实体几何模型。

  第三、基于弹性力学理论和有限元法对膜片联轴器的关键部件之一一一膜片进行强度有限元分析。综合考虑膜片承受的扭矩、离心力、轴向位移、径向位移和角向位移,建立膜片的有限元模型,进行极限强度校核和和屈曲计算,并对计算结果进行分析讨论,得出不同工况下联轴器的轴向、径向和角偏移量及强度屈曲等满足设计要求。

  第四、根据断裂力学及疲劳累积损伤理论,考虑平均应力对疲劳寿命的影响,按照膜片实际受载编制载荷谱,进行疲劳寿命分析,以确保其正常运行和使用寿命。

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