有补片的膜片联轴器创新设计与分析

研究结果表明:膜片中高应力区域出现在膜片上铰接点附近,低安全系数区域也出现在铰接点附近,这说明该区域易发生破坏;在同样工况下,膜片组增添补片后,能缩小膜片组中高应力区域和低安全系数区域范围,从而提高膜片组的抗疲劳能力。 

     膜片组件的使用寿命决定了联轴器的使用寿命和工作效率。国内生产的膜片联轴器无论在外观质量还是在使用寿命等各方面都与国外产品有一定的差距。为此,研究人员对膜片联轴器进行了研究但其中一部分成果仅为理论研究成果,未对膜片组件的结构提出更佳解决方案,另一些成果仅对某种特殊结构膜片(如圆形膜片)进行探讨,或者是仅对单片膜片进行分析,由此得出的结论普适性不强。从实际损坏的膜片组及理论分析[1飊5]可知,膜片组件的损坏主要出现在膜片组铰接点附近。这是因为,当动力机械与工作机械之间存在角度位移、轴向位移时,连接动力机械与工作机械的膜片联轴器中的膜片组会产生附加应力。当膜片联轴器处于高速运转或反复正反转状态时,膜片组承受着交变应力的作用,易发生疲劳破坏。

     为了具体分析膜片组损坏原因,延长膜片联轴器的使用寿命,以束腰形膜片为例,先基于TRIZ理论确定膜片组的结构,再利用CosmosWorks对膜片组进行强度分析,并对传统膜片组和有补片膜片组进行分析比对。 

1 基于TRIZ理论的膜片组结构设计 

TRIZ问题模型中的技术矛盾指当技术系统的某一个特性或参数得到改善的同时,导致另一个特性或参数发生恶化而产生的矛盾。TRIZ理论将导致技术矛盾的因素总结成39个通用工程参数,建立了矛盾矩阵表,提供了40个解决技术矛盾的创新原理。

     为矛盾矩阵表(部分),它将39个工程参数与40条创新原理建立了对应关系,很好地解决了设计过程中选择创新原理的难题。矩阵中,行描述的工程参数为冲突中恶化的一方,列则表示改善的一方,行列交叉处的数字为解决该矛盾所推荐的原理序号[6-9],本文只涉及灰色框中的原理。

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