空气弹簧联轴器刚度特性仿真
空气弹簧联轴器刚度特性仿真
大功率低速离合器与空气弹簧联轴器组合可以成为大功率低速弹性离合器。它设置在主机的输出端,其功能在于传递扭矩;调整传动装置轴系扭转振动特性;补偿因振动、冲击引起的主、从动轴的中位移;缓冲和吸振,起到保护主、从动机和整个传动装置运行性的目的。自20世纪60年代以来,的盖斯林格、伏尔康式等新型联轴器,广泛运用于各种传动装置中。国内在70年代后期开始研制高弹性联轴器,如XL型橡胶金属环联轴器和引进技术生产的盖斯林格联轴器。本文研究的联轴器为空气弹簧结构形式,研究的目标是满足传扭要求,具有较大的径向和轴向位移补偿量,较小的刚度性能并且结构紧凑的联轴器。
1空气弹簧联轴器结构特点空气弹簧联轴器广泛应用于压力机、剪切机、压缩机、离心机、振动输送机、空气锤、铁道车辆悬挂装置和船舶动力装置等场合。空气弹簧联轴器的主动气囊座均布安装在主动法兰上,从动气囊座安装在从动法兰上。主动法兰直接与主汽轮齿轮机组的输出法兰相连接。主机的功率传递为主动座-空气弹簧-从动座-离合器主动部分。当空载时,各气囊保持充气压力,成平衡状态;当扭矩负载作用时,主动气囊受压,其内压升高,从动气囊被拉伸使其内压降低,主从气囊的压力差了扭矩的传递。空气弹簧联轴器的特点如下:1)空气弹簧联轴器具有非线性特性,可以根据需要将它的特性线设计成比较理想的曲线。与钢制弹簧比较,空气弹簧重量轻。2)空气弹簧联轴器的刚度随载荷而变,因而在任何载荷下自振频率几乎保持不变。3)空气弹簧联轴器能同时承受轴向和径向载荷,且可以传递扭矩。通过调整内部气压,可以不同的承载能力和不同的刚度特性。4)高频振动的吸收和隔音性能好。
通过对联轴器的作用、性能、设计要求以及各种典型型式联轴器特点比较后,采用新材料、新计算方法以及新结构是联轴器研制的发展趋势。通过有限元仿真设计方法对空气弹簧联轴器的设计计算和性能仿真,可以通过rebar单元模拟的帘线材料,通过空腔结构模拟气囊充气过程中内部压力的变化可以实现解决计算过程中空气弹簧联轴器材料的非线性。空气弹簧联轴器的仿真方法包括建模、接触条件与材料特性的定义以及模型的求解与一般仿真方法相比都有其性。在刚度特性仿真计算中,应依靠二维模型中的传扭气囊,并将结果导入三维模型并施加径向或轴向补偿量。对于需要减小刚度特性的空气弹簧联轴器,需要从如气囊对数、气囊容积、气囊高度、气囊有 效直径、气囊帘线材质、帘线层数、帘线的角度、橡胶的材料特性以及气囊初始充气压力等各方面进行优化,从而使空气弹簧联轴器径向刚度和轴向刚度满足性能要求,减小附加反力。
