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多膜盘柔性联轴器轴向刚度与振动特性分析

李宽 于印鑫 丁康康

李宽, 于印鑫, 丁康康. 多膜盘柔性联轴器轴向刚度与振动特性分析[J]. 机械科学与技术, 2020, 39(5): 676-681. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190191
引用本文: 李宽, 于印鑫, 丁康康. 多膜盘柔性联轴器轴向刚度与振动特性分析[J]. 机械科学与技术, 2020, 39(5): 676-681. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190191
Li Kuan, Yu Yinxing, Ding Kangkang. Analysis on Axial Vibration Characteristics of Flexible Multi-diaphragm Coupling[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(5): 676-681. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190191
Citation: Li Kuan, Yu Yinxing, Ding Kangkang. Analysis on Axial Vibration Characteristics of Flexible Multi-diaphragm Coupling[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(5): 676-681. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190191

多膜盘柔性联轴器轴向刚度与振动特性分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190191
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51465021

云南省人才培养基金项目 KKSY201601010

详细信息
    作者简介:

    李宽(1992-), 硕士研究生, 研究方向为机械动力学, likuanworld@163.com

    通讯作者:

    于印鑫, 讲师, 博士, yuyinxin110004@126.com

  • 中图分类号: TH132.4;TH113.1

Analysis on Axial Vibration Characteristics of Flexible Multi-diaphragm Coupling

  • 摘要: 与扭转刚度相比,膜盘联轴器的轴向刚度较小,因此轴向振动的固有频率和临界转速更低,膜盘联轴器更加容易受到两侧设备轴向窜动激励的影响。本文以某新型联轴器为研究对象,分别利用有限元方法和集中参数法对联轴器轴向振动模态进行了分析,并进一步对不同轴向伸缩量、转速和扭矩下的膜盘联轴器轴向刚度进行了研究,以此为基础分析了轴向伸缩量和转速对膜盘联轴器轴向临界转速的影响。研究结果表明:通过对比膜盘联轴器有限元模型与集中参数集模型的模态分析结果,验证了两种模型的准确性;膜盘联轴器轴向刚度分析结果表明随着轴向绝对位移的增加,膜盘轴向出现应力刚化,其轴向刚度呈非线性变化;而膜盘联轴器的轴向刚度随转速的增加而增大,同时各阶临界转速受转速和轴向伸缩量的影响出现明显变化,此研究为膜盘联轴器的进一步优化和使用提供了依据。
  • 图  1  膜盘联轴器结构

    图  2  膜盘型面线型

    图  3  膜盘联轴器有限元模型

    图  4  膜盘有限元模型

    图  5  膜盘联轴器的质量简化

    图  6  有限元法1阶模态振型

    图  7  集中参数法1阶振型

    图  8  有限元法2阶模态振型

    图  9  集中参数法2阶振型

    图  10  不同轴向伸缩量下的轴向刚度变化曲线

    图  11  不同转速下的型面伸长量变化曲线

    图  12  不同转速下的轴向刚度变化曲线

    图  13  轴向刚度-转速曲面

    图  14  轴向刚度-扭矩曲线

    图  15  轴向刚度-扭矩曲面

    图  16  轴向伸缩量-固有频率曲线

    图  17  轴向拉伸为3.4 mm时的临界转速-固有频率曲线

    图  18  轴向拉伸为3.4 mm时的坎贝尔图

    图  19  轴向伸缩量-临界转速曲线

    表  1  膜盘联轴器材料属性

    材料 弹性模量/GPa 泊松比 密度/(kg·m-2)
    TC4 109 0.304 4 440
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    表  2  有限元模型网格质量参数

    质量类型 参数
    网格数量 259 432
    节点数量 361 908
    单元类型 Solid185
    最小雅克比值 0.69
    最大扭曲度 37.7
    最大长宽比 4.70
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    表  3  膜盘联轴器模态分析对比

    模态阶数 有限元分析/Hz 集中参数法/Hz 误差率/%
    1阶 78.98 78.90 0.09
    2阶 428.58 426.60 0.46
    3阶 442.44 440.58 0.42
    4阶 772.04 809.12 4.58
    5阶 776.64 813.38 4.52
    6阶 1 036.96 1 066.70 2.79
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-03-05
  • 刊出日期:  2020-05-05

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