膜片聯軸器的研究與應用

發布時間：2022-04-04

膜片聯軸器是一種全金屬撓性聯軸器。它通過彈性元件一一膜片組件將驅動機所產生的扭矩傳遞給從動機，并補償機組兩軸線間由于制造誤差、安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化等所引起的軸向、徑向及角向偏移。

膜片聯軸器特點

(1)剛柔特性并存

膜片聯軸器在扭轉上是剛性的，以拉力的方式傳遞扭矩(具有同合金鋼一樣的傳扭能力)；在軸向和角向又是撓性的，可適應絕大多數高速大功率軸系撓性傳扭的需要。

(2)工作時不需潤滑無需維護

任何一臺轉動設備，即使是定期潤滑也會給工作帶來很多麻煩。不要潤滑的特點或許是許多轉動機械的設計者可望而不可及的。潤滑不僅會使系統變得復雜(供回油管路、油泵、監測、警報……)，而且常常會因積油、垢積而增加新的不平衡，近一步導致軸系的振動和噪音。無需維護的轉動機械(或裝置)，應該作為產品設計者的較高宗旨和境界。

(3)可在不干擾主從動裝置的情況下裝拆

只須設計兩個轉接法蘭，就會在需要時將整臺聯軸器在一、二個小時內完成裝拆或換。這一特點在石油化工流程設備中具有特別的優點。

(4)能在惡劣的條件下運行由于聯軸器的關鍵件一撓性組件一系由不銹鋼材料制成，不僅能抗拒酸堿鹽的腐蝕，而且能在攝氏300度條件下保持原有的機械性能，這種特性是其它聯軸器(特別是橡膠類聯軸器)所不及的。

(5)事故預警及失效保護特性

膜片聯軸器的失效是指撓性組件損壞導致整臺聯軸器不能正常工作。當膜片聯軸器承受了過大的不對中(角度和/或軸向)時，會在數小時至一周內破壞(關鍵取決于過大不對中的程度)。當軸系采用了適當的監控手段時，有充分的時間監測到這一過程，并采取適當的處理措施。出現事故一警報一處理，整個過程不是發生在瞬間，而是有一段相當長的時間，這就是膜片聯軸器預警的具體體現。同時膜片聯軸器即使在膜片斷裂的情況下，仍可在短時間內維持扭矩的傳遞并保持發動機不飛車。

(6)零游隙，不變的低不平衡量，無噪聲

聯軸器各零件間采用無間隙配合，因此在運行中不僅沒有噪聲、振動，亦不會產生新的不平衡。

(7)對相連裝置施加可預測的低附加負荷

鑒于撓性組件具有的高撓性，因此與同類聯軸器相比，膜片聯軸器具有較低的軸向剛度和角剛度。而且該負荷通過相關計算可以得出，是可知的。

(8)具有高功率質量比、特別適合連接大功率動力裝置

按單位質量傳動的功率比值計算，膜片聯軸器是很高的。所以它特別適合高速大功率的應用場合。

(9)軸向剛度非線性變化，可制約電動機磁中心飄移

在設計許用位移內，可認為軸向位移和軸向力呈線性關系。一旦超出許用位移界限，軸向力(軸向應力)會增加，此時極易導致聯軸器的損壞。

在軸系中，膜片聯軸器不僅傳遞軸系扭矩，而且通過其三維變形補償軸系的各項偏移，因此將受到扭矩、離心力、軸向力、彎曲力的作用，在上述力的作用下膜片聯軸器將產生扭轉應力、離心應力、軸向拉應力及角向交變應力，其中扭轉應力、離心應力和軸向應力統稱為靜應力，角向位移引起的交變應力稱為動應力。在實際工作狀態下，膜片聯軸器產生的應力為靜動復合應力。

這些應力的存在直接影響了膜片聯軸器的性能指標。當應力過大時，膜片聯軸器的使用壽命就會降低。其中由于補償軸系偏移而產生的軸向應力及角向交變應力對膜片聯軸器壽命影響較大。該應力的產生主要是由于軸系不對中量過大造成的，當軸系不對中量超過膜片聯軸器自身變形補償能力時，膜片聯軸器就會破壞失效。

因此為防止膜片聯軸器破壞失效，提高機組軸系找中精度顯得尤為重要。找中精度越高，膜片聯軸器工作狀態下補償軸系偏移的余量越大，破壞失效的幾率越低，使用壽命越長。

目前常用的應力分析方法是解析法和有限元分析法。解析法是通過將膜片組建進行力學模型等效，將扭矩、軸向力、角向力、離心力合成，求得綜合應力。以此判斷膜片聯軸器的靜動應力。有限元分析法是利用有限元分析軟件建立膜片的有限元模型，通過軟件對膜片的各種受力狀態進行分析計算，從而得出膜片在工作狀態下的應力分布情況。由此可膜片聯軸器工作狀態下的系數。兩種應力分析方法均可得出膜片聯軸器工作條件下的應力大小，但是有限分析法能直觀的反映出膜片各部分應力的分布。

膜片聯軸器運行維護

一般情況下，聯軸器無需維護。在機組正常運行72小時后，應對膜片聯軸器進行檢查，檢查之后，可在每次機組檢修中對膜片聯軸器的狀態進行檢查。同時當傳動系統發生異常現象，其原因可能由膜片聯軸器引起時，應對膜片聯軸器進行檢查。檢查的項目包括：檢查內容為：

(1)連接螺栓螺母是否存在松動現象。

(2)膜片外露表面是否有裂紋或其他損傷。

(3)根據實際情況決定是否對軸系的找中情況進行復查。

膜片聯軸器的故障與損壞，主要與膜片組件有關。當膜片組件承受了過大的偏移或者嚴重超扭以及兩者兼有時便會發生破壞。在新的膜片組件投入運行前，較根本的是查清破壞的原因，并且加以排除。而在重新安裝前，應進行例行的找中復查工作。