膜片型弹性联轴器的研究方法与具体改进措施总结

膜片型弹性联轴器采用很薄的金属膜片作为弹性元件，角向和轴向刚度低，因而附加轴向力和附加弯矩很小。由于齿式联轴器齿面可相对滑移，所以人们往往觉得齿式联轴器能够补偿的角向和轴向不对中，而不会给机组附加影响。事实上，这种想法是错误的。弹性膜片型弹性联轴器在受载后由于摩擦和两轴的不对中会对轴和轴承产生很大的附加轴向力和附加弯矩。

膜片型弹性联轴器已成为替代齿式联轴器和非金属弹性元件联轴器的使用为广泛的一种膜片型弹性联轴器，其的性能成为透平压缩机组的主要产品。近几年来，在一些老机组的改造中更是大显身手，当前我国对于膜片型弹性联轴器的研究方法有两点需要改进：

1、一般说来，静态组合应力的分布和角向弯曲应力的分布是不同的。两种情况下大应力点分布的区域严格说来并不重合。

2、旋转除了产生离心力，还会产生惯性力。将大角向偏移产生的应力作为交变应力幅实际上是忽略了惯性力的影响。

膜片型弹性联轴器靠弹性元件的弹性变形来补偿两轴线的相对位移，还可缓冲减振，避免共振。弹性元件分为金属弹性元件和非金属弹性元件两类。金属弹性元件联轴器包括簧片联轴器、蛇形弹簧联轴器、波纹管联轴器、膜盘联轴器和膜片型弹性联轴器。非金属弹性元件联轴器目前仍然有较多应用的包括膜片型弹性联轴器、橡胶块联轴器、轮胎式联轴器等。金属弹性元件比非金属弹性元件，传递载荷能力大，而且不存在老化问题，使用寿命长，受温度影响小，特别适合在连续运转的工业流程动力设备中使用。特别是膜片型弹性联轴器的出现不仅很好地解决早期其它联轴器存在的诸多问题，而且能很方便地通过对设计的调整来满足与机组的匹配。

已有的相关研究多限于分析膜片在单独承受某一种载荷时的应力分布情况，而对于膜片实际承受复杂载荷时的动静复合应力较少涉及。

相邻两螺栓孔之间的膜片段可等效为悬臂梁，并利用材料力学的方法推导出连杆型膜片型弹性联轴器在单独承受转矩、离心载荷、轴向偏移以及角向偏移时膜片内部应力的计算公式，同时提出了一种计算膜片扭转刚度的方法，是运用经验公式来分析膜片应力和刚度的典型方法，但是其大的不足是无法考虑螺栓孔周围区域应力集中效应的影响，导致计算应力与实际应力有较大的差距。

比较典型的运用有限元法和薄板弯曲理论对膜片应力和疲劳寿命开展的研究。其共同点是首先分析膜片在各种单独工况下的应力，将3种静态应力（轴向弯曲应力、膜片应力、离心应力）的组合应力作为膜片的平均应力，将旋转时角向偏移引起的应力作为交变应力幅，应用静力学分析分别求得平均应力和交变应力幅，然后基于此结果进行疲劳分析。膜片型弹性联轴器应能适应机组大连续转速的1100，机组工作转速不同，联轴器的选材、结构设计、加工精度、动平衡精度等要求均不同。一般情况下，联轴器制造厂家有不同的系列来分别满足不同转速范围的需要。因此，选择膜片式联轴器型号时应核查该型号的大许用转速能否满足机组要求。

我们针对这两点展开研究，以工程应用中常见的束腰型弹性膜片型弹性联轴器为例，利用有限元软件ANSYS建模，将瞬态动力学分析方法引入膜片型弹性联轴器的应力分析。瞬态动力学方法是用于确定承受任意随时间变化载荷的结构的动力学响应的一种方法，可分析确定结构在静载荷、瞬态载荷和简谐载荷的任意组合作用下随时间变化的位移、应变、应力及力。