彈性聯(lián)軸器對于扭轉(zhuǎn)振動的貢獻跟彈性聯(lián)軸器動力特性分析

星形聯(lián)軸器是機械產(chǎn)品軸系傳動中較常見的連接部件。其功能是連接兩軸共同回轉(zhuǎn)以傳遞轉(zhuǎn)矩和運動、補償所連兩軸相對位移和改變系統(tǒng)傳遞動力學特性。

一、彈性聯(lián)軸器對于扭轉(zhuǎn)振動的貢獻

星形聯(lián)軸器是機械產(chǎn)品軸系傳動中較常見的連接部件。其功能是連接兩軸共同回轉(zhuǎn)以傳遞轉(zhuǎn)矩和運動、補償所連兩軸相對位移和改變系統(tǒng)傳遞動力學特性。其應用范圍設計國民經(jīng)濟的眾多領域，是品種繁多、使用量大的通用基礎部件。彈性聯(lián)軸器作為航空發(fā)動機、減速器、動力裝置或者功率吸收裝置之間的連接結(jié)構，在實際工作中會遭遇因振動過大而造成事故發(fā)生。

彈性聯(lián)軸器對于扭轉(zhuǎn)振動的貢獻主要在于聯(lián)軸器中的彈性元件。這些彈性元件是用橡膠、聚氨醋和尼龍等材料制成。橡膠等非金屬與金屬材料相比具有如下優(yōu)點：彈性模量范圍大容易獲得不同剛度的彈性元件；質(zhì)量輕、內(nèi)摩擦大、阻尼性能好、單位體積儲存的變形能量多、無機械摩擦、無需潤滑等。正是由于彈性材料的這些特性，尤其是彈性模量范圍大，相比較金屬材料，其剛度小彈性大的特點使其在軸系運轉(zhuǎn)過程中，雖然對于橫向和彎曲振動的減少有著巨大的貢獻，但是也帶來了扭轉(zhuǎn)動振的增加。

由于前文所述，旋轉(zhuǎn)機械在變速過程中，振動信號是一種非平穩(wěn)信號，傳統(tǒng)的傅利葉分析的方法不適用于分析這種情況的信號，所以，人們著手研究旋轉(zhuǎn)機械扭轉(zhuǎn)振動信號的特點，提出新的解決辦法。

由于旋轉(zhuǎn)機械的扭轉(zhuǎn)振動的共同特點是：轉(zhuǎn)速高，功率大。根據(jù)這一特點，尋找一種能夠清晰、準確、適應轉(zhuǎn)速變化的快速易和可靠的分析法。由于旋轉(zhuǎn)機械在轉(zhuǎn)動的過程中，雖然由于速度的變化導致每周旋轉(zhuǎn)的時間存在不同，但是轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一周所轉(zhuǎn)過的角度都是360度，因此，根據(jù)這個特點，如果能夠?qū)r域的等時間間隔采樣轉(zhuǎn)換成等角度間隔的采樣，那么無論轉(zhuǎn)速如何變化，等角度采樣間隔不變，轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一周的采樣點數(shù)仍然不變，這樣就把轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)振動的非平穩(wěn)信號重新轉(zhuǎn)化成平穩(wěn)信號，利用傅利葉分析的方法重新適用起來，這種方法就是階次分析的方法。

分析旋轉(zhuǎn)機械的行為是動態(tài)信號分析的一個關鍵的應用。由于旋轉(zhuǎn)機械產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速相關的往復振動和噪聲信號。這些關系在動態(tài)信號分析中往往是不明顯的，特別是在與轉(zhuǎn)速相關聯(lián)的時候。因此，階次分析成為分析與轉(zhuǎn)速有關的旋轉(zhuǎn)或往復運動機械噪聲與振動信號的關鍵技術，例如齒輪箱、汽輪機、聯(lián)軸器和內(nèi)燃機等旋轉(zhuǎn)機械。所謂階次，實質(zhì)是轉(zhuǎn)速的歸一化。階次成分是轉(zhuǎn)速的振動諧波。階是轉(zhuǎn)速頻率，m階是n倍的轉(zhuǎn)速。階次成分就是轉(zhuǎn)速的振動諧波以風扇齒輪為例，假設齒輪式25個齒，如果帶動齒輪的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為一階的話，那么齒輪就是25階，而且不隨轉(zhuǎn)速的改變而改變。

二、彈性聯(lián)軸器動力特性分析

在航空渦輪軸發(fā)動機的臺架試驗中，與功率吸收裝置相聯(lián)的轉(zhuǎn)接套齒通過花鍵與彈性軸松動連接。如前所述，這種松動連接在可靠地傳遞功率的同時，與彈性軸一起在發(fā)動機和功率吸收裝置之間起著隔離振動的作用。因為是花鍵連接，有時候甚至采用直齒的漸開線花鍵，其隔離振動作用需要有相應的結(jié)構保證才能發(fā)揮作用。如果在結(jié)構上安排不恰當，往往造成有害的振動。本節(jié)研究轉(zhuǎn)接套齒的長度因素對其振動的影響，說明轉(zhuǎn)接套齒在梅花形聯(lián)軸器功能實現(xiàn)過程中不可忽視的作用。

在0~30000r/mn轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)長、短花鍵的響應幅值的比較。顯然，在各轉(zhuǎn)速下長轉(zhuǎn)接套齒的響應幅值要明顯大于短轉(zhuǎn)接套齒的幅值。長轉(zhuǎn)接套齒的長度大約是短轉(zhuǎn)接套齒的24倍，而在30000r/mn轉(zhuǎn)速下長轉(zhuǎn)接套齒的不平衡響應幅值是短轉(zhuǎn)接套齒的16倍以上。因此，對于轉(zhuǎn)接套齒右端花鍵與彈性軸間的松動連接，在不平衡載荷作用下，轉(zhuǎn)接套齒的長度因素顯著地影響著這里的松動連接狀態(tài)。也就是說，若轉(zhuǎn)接套齒長度設計過長，花鍵連接是不足以補償轉(zhuǎn)接套齒和彈性軸之間的角度偏差的。

受彈性聯(lián)軸器連接兩軸狀態(tài)的影響，松動花鍵連接由鉸接形式向柔性連接甚至剛性連接形式轉(zhuǎn)變。模擬這種變化，計算多種連接狀態(tài)下的彈性聯(lián)軸器連接軸系臨界轉(zhuǎn)速和振動形式。

在近似鉸接狀態(tài)下，以花鍵連接處的振動為主，帶動轉(zhuǎn)接套齒和彈性軸的剛體振動，隨著連接剛度的增加，逐漸變化為包括轉(zhuǎn)接套齒和彈性軸在內(nèi)的整個連接軸系的彎曲振動。

在設計這種彈性聯(lián)軸器時，一般是保證其在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不存在臨界轉(zhuǎn)速，因此轉(zhuǎn)接套齒和彈性軸間的連接為松動連接，以實現(xiàn)彈性軸為浮動軸的設計概念。被連接兩軸僅存在小的相對彎轉(zhuǎn)變形是彈性聯(lián)軸器的正常工作狀態(tài)。由于設計不當，轉(zhuǎn)子振動過大，導致相對彎轉(zhuǎn)變形過大，這時松動連接轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝赃B接，而這種改變有可能導致彈性軸動態(tài)特性的完全改變。

套齒花鍵彈性聯(lián)軸器是航空發(fā)動機設計與試驗中常用的結(jié)構，本文通過對彈性聯(lián)軸器進行結(jié)構分析、動力特性計算、動力特性實驗等工作，得到如下結(jié)論：1)為使彈性軸發(fā)揮浮動軸的作用，彈性軸兩端的花鍵連接為松動連接。松動程度取決于花鍵的結(jié)構形式以及加工、裝配情況。

2)轉(zhuǎn)接套齒的結(jié)構形式影響著工作狀態(tài)下花鍵連接的松動程度，若轉(zhuǎn)接套齒過長，將會導致松動連接作用的失效。

3)若花鍵連接兩軸存在較大的相對彎轉(zhuǎn)變形，將導致松動連接轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝赃B接，從而改變彈性聯(lián)軸器的動力特性，并在發(fā)動機、減速器、動力裝置或者功率吸收裝置之間傳遞振動，并延長了兩支承間的轉(zhuǎn)軸長度，從而在較低的轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生較大的振動，危害軸系的運行。

4)彈性聯(lián)軸器的動力特性實驗證實了松動連接變化為柔性連接的存在，但在彈性聯(lián)軸器的工作范圍內(nèi)存在彈性軸的彎曲型臨界轉(zhuǎn)速是不允許的。

5)允許有較大的相對彎轉(zhuǎn)變形是確保套齒花鍵為松動連接的關鍵。

彈性聯(lián)軸器的分類,粉末冶金聯(lián)軸器,雙膜片聯(lián)軸器找中心,三爪聯(lián)軸器廠家,合盛蛇形彈簧聯(lián)軸器,合盛鼓形齒式聯(lián)軸器,聯(lián)軸器的主要參數(shù),彈性套柱銷聯(lián)軸器特點,球叉式萬向聯(lián)軸器,離心水泵聯(lián)軸器。

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