膜盘联轴器结构材料分析

高速膜盘联轴器是用于连接传动轴的部件，工作状态是在高速旋转的，轴系易振动剧烈，甚至导致折断，会对传动系统的安 全性与优良性造成大的影响。先对材料进行选择，为了使膜盘联轴器性能优良且轻质，初步选用了密度较小、强度重量比高的Ti-1023材料；膜盘在设计时应该综合考虑承载和柔性两个矛盾的因素，使其在承受较大的载荷的同时能给两端的轴承支撑带来较小的附加载荷，而冗余结构需在膜盘正常时不对其产生干涉，当膜盘失效后具有足够的强度能够短时间内接替膜盘传递扭矩；然后对膜盘与相邻件之间的连接进行设计，接将膜盘与中间轴进行连接，而膜盘、法兰与护板三者之间通过螺栓固定在一起，从而深受具有冗余功能的膜盘联轴器的整体结构；膜盘的型面应采用一种复合型双曲线型面，扭矩载荷对膜盘应力的影响较大，应力发生在膜盘型面厚度较薄处，而轴向位移与拉力之间具有明显的非线性特征；膜盘材料为密度较小且强度重量比较大的Ti-1023；根据机械结构冗余设计理念，将膜盘联轴器的中间轴与护板上设置为含间隙的渐开线花键形式，为了确认冗余结构在膜盘正常工作时不会对其产生干涉，将花键齿的齿顶隙和齿侧隙均设计为0.5mm；圆齿根渐开线花键的强度明显大于平齿根渐开线花键的强度，采用的花键模数为5的圆齿根渐开线花键，齿的工作长度为15mm，护板厚度取为3mm；振动模态与材料的相关性较小，而与膜盘型面厚度的相关性较大；联轴器工作时不会产生共振，随着转速加大，振动越来越小，系统趋于平缓。
      将中间轴和护板之间设计为留有足够间隙的花键形式，做为膜盘的冗余结构，膜盘联轴器在工作时，膜盘可能突然破损导致传动系统失效的问题；在膜盘正常时不工作，当膜盘破损时接替膜盘进行传递扭矩，使传动轴不会因膜盘的突然失效而立即失控，从而为设备的停止运转留出时间，保护设备及相关人员的生命安 全。