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

星形聯(lián)軸器是機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)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(yùn)動(dòng)、補(bǔ)償所連兩軸相對位移和改變系統(tǒng)傳遞動(dòng)力學(xué)特性。

一、彈性聯(lián)軸器對于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的貢獻(xiàn)

星形聯(lián)軸器是機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)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(yùn)動(dòng)、補(bǔ)償所連兩軸相對位移和改變系統(tǒng)傳遞動(dòng)力學(xué)特性。其應(yīng)用范圍設(shè)計(jì)國民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域，是品種繁多、使用量大的通用基礎(chǔ)部件。彈性聯(lián)軸器作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)、減速器、動(dòng)力裝置或者功率吸收裝置之間的連接結(jié)構(gòu)，在實(shí)際工作中會(huì)遭遇因振動(dòng)過大而造成事故發(fā)生。

彈性聯(lián)軸器對于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的貢獻(xiàn)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(diǎn)：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(chǔ)存的變形能量多、無機(jī)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(diǎn)使其在軸系運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，雖然對于橫向和彎曲振動(dòng)的減少有著巨大的貢獻(xiàn)，但是也帶來了扭轉(zhuǎn)動(dòng)振的增加。

由于前文所述，旋轉(zhuǎn)機(jī)械在變速過程中，振動(dòng)信號(hào)是一種非平穩(wěn)信號(hào)，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(hào)，所以，人們著手研究旋轉(zhuǎn)機(jī)械扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)，提出新的解決辦法。

由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的共同特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速高，功率大。根據(jù)這一特點(diǎn)，尋找一種能夠清晰、準(zhǔn)確、適應(yīng)轉(zhuǎn)速變化的快速易和可靠的分析法。由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，雖然由于速度的變化導(dǎo)致每周旋轉(zhuǎn)的時(shí)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(gè)特點(diǎn)，如果能夠?qū)r(shí)域的等時(shí)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(diǎn)數(shù)仍然不變，這樣就把轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的非平穩(wěn)信號(hào)重新轉(zhuǎn)化成平穩(wěn)信號(hào)，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(jī)械的行為是動(dòng)態(tài)信號(hào)分析的一個(gè)關(guān)鍵的應(yīng)用。由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速相關(guān)的往復(fù)振動(dòng)和噪聲信號(hào)。這些關(guān)系在動(dòng)態(tài)信號(hào)分析中往往是不明顯的，特別是在與轉(zhuǎn)速相關(guān)聯(lián)的時(shí)候。因此，階次分析成為分析與轉(zhuǎn)速有關(guān)的旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械噪聲與振動(dòng)信號(hào)的關(guān)鍵技術(shù)，例如齒輪箱、汽輪機(jī)、聯(lián)軸器和內(nèi)燃機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械。所謂階次，實(shí)質(zhì)是轉(zhuǎn)速的歸一化。階次成分是轉(zhuǎn)速的振動(dòng)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(dòng)諧波以風(fēng)扇齒輪為例，假設(shè)齒輪式25個(gè)齒，如果帶動(dòng)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(dòng)力特性分析

在航空渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架試驗(yàn)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(dòng)連接。如前所述，這種松動(dòng)連接在可靠地傳遞功率的同時(shí)，與彈性軸一起在發(fā)動(dòng)機(jī)和功率吸收裝置之間起著隔離振動(dòng)的作用。因?yàn)槭腔ㄦI連接，有時(shí)候甚至采用直齒的漸開線花鍵，其隔離振動(dòng)作用需要有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)保證才能發(fā)揮作用。如果在結(jié)構(gòu)上安排不恰當(dāng)，往往造成有害的振動(dòng)。本節(jié)研究轉(zhuǎn)接套齒的長度因素對其振動(dòng)的影響，說明轉(zhuǎn)接套齒在梅花形聯(lián)軸器功能實(shí)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(yīng)幅值的比較。顯然，在各轉(zhuǎn)速下長轉(zhuǎn)接套齒的響應(yīng)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(yīng)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(dòng)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(dòng)連接狀態(tài)。也就是說，若轉(zhuǎn)接套齒長度設(shè)計(jì)過長，花鍵連接是不足以補(bǔ)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(dòng)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(jì)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(dòng)形式。

在近似鉸接狀態(tài)下，以花鍵連接處的振動(dòng)為主，帶動(dòng)轉(zhuǎn)接套齒和彈性軸的剛體振動(dòng)，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(gè)連接軸系的彎曲振動(dòng)。

在設(shè)計(jì)這種彈性聯(lián)軸器時(shí)，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(dòng)連接，以實(shí)現(xiàn)彈性軸為浮動(dòng)軸的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)不當(dāng)，轉(zhuǎn)子振動(dòng)過大，導(dǎo)致相對彎轉(zhuǎn)變形過大，這時(shí)松動(dòng)連接轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝赃B接，而這種改變有可能導(dǎo)致彈性軸動(dòng)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(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)中常用的結(jié)構(gòu)，本文通過對彈性聯(lián)軸器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、動(dòng)力特性計(jì)算、動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)等工作，得到如下結(jié)論：1)為使彈性軸發(fā)揮浮動(dòng)軸的作用，彈性軸兩端的花鍵連接為松動(dòng)連接。松動(dòng)程度取決于花鍵的結(jié)構(gòu)形式以及加工、裝配情況。

2)轉(zhuǎn)接套齒的結(jié)構(gòu)形式影響著工作狀態(tài)下花鍵連接的松動(dòng)程度，若轉(zhuǎn)接套齒過長，將會(huì)導(dǎo)致松動(dòng)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(dǎo)致松動(dòng)連接轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝赃B接，從而改變彈性聯(lián)軸器的動(dòng)力特性，并在發(fā)動(dòng)機(jī)、減速器、動(dòng)力裝置或者功率吸收裝置之間傳遞振動(dòng)，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(dòng)，危害軸系的運(yùn)行。

4)彈性聯(lián)軸器的動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)證實(shí)了松動(dòng)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(dòng)連接的關(guān)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(diǎn),球叉式萬向聯(lián)軸器,離心水泵聯(lián)軸器。

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