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泊头通佳弹性联轴器动力特性分析

2019-05-25 09:05:48

    由于设计、加工、装配等的需要,一个完整的旋转机械转子系统通常是两个甚至三个以上的转子连接而成。航空发动机结构复杂,是一种典型的旋转机械,航空发动机上的转子间连接多采用套齿花键结构。在设计联轴器时首先要能够的传递如扭矩、轴向力、径向力等负荷,其次是应考虑被连接两轴在不共轴时也能够工作,三是所有零件均能的定和周向定位,具有良好的平衡性,并且拆装方便。
    在涡轮螺桨发动机中,两端分别制有套齿花键的弹性轴连接发动机输出的动力轴和减速器的主动齿轮轴;在航空发动机零部件的台架试验中,常采用两端分别制有套齿花键的弹性轴连接动力输出和试验件转子;在航空涡轮轴发动机整机台架试验中,也是采用这种形式连接发动机动力输出轴和功率吸收装置,起着传递功率的作用。这种连接结构允许被连接两轴因刚性不足,加工误差,装配不善或有较大负荷作用以致二者同心度受影响时,发动机、减速器、动力装置或者功率吸收装置仍能工作,因此常称为弹性联轴器中的弹性轴一般是细长的空心轴,具有良好的弹性,在传递功率的同时,还能够减弱减速器(增速箱)齿轮工作时角速度变化引起的扭转振动,避免引起转子的振动,在转子负荷突然改变时也能够起到缓冲的作用,以保护减速器或者动力输出装置。
    除传递功率外,角度补偿是弹性联轴器的另一重要功能,也是能反映弹性联轴器特点的功能。通过弹性联轴器的角度补偿作用能够实现发动机与减速器、动力装置或者功率吸收装置之间的振动隔离。实现角度补偿的关键结构是弹性联轴器中的花键连接,通常的花键连接分为松动连接和紧度连接两种,如果花键连接为松动连接,从理论上讲,这种连接类似于铰接形式,仅能传递扭矩而不能传递弯矩。在结构上一般是通过弹性轴两端花键连接的啮合侧隙和安装时确定的轴向位移量来实现这种松动连接,而且局限于被连接两轴小的相对弯转变形的情况,松动连接可以补充被连接两轴因制造、安装以及承载变形与温度变化等因素引起的径向、角向和轴向位移。紧度连接的联轴器通常称为刚性联轴器,如发动机中的压气机和涡轮转子的连接以及轮盘与轴间的连接等,紧度连接也常用于套齿安装齿轮或其它零件,一般不用在弹性联轴器中。
    松动连接和紧度连接在轴系弯曲动力特性计算中的模化有较大的不同。对于松动连接,正常工作状态下的花键连接一般可简化为“铰接”式的计算模型,但由于实际工作的花键连接往往遭遇到存在较大的相对弯转变形的连接轴系,这时的花键连接便由原来的“铰接”转变为柔性连接。这样,花键连接便成为一种非线性刚性的连接,其段刚性为零,而段刚性一般需要通过试验确定。采用了松动连接这种花键连接形式的弹性联轴器在结构上连接轴系间存在小的相对弯转变形,当然也可以通过采用膜片(盘)、鼓形花键等结构使的允许的相对弯转变形大。对于紧度花键连接,一般可直接简化为柔性连接,其连接刚度与所用的紧度和结构尺寸等有关。
    在设计这种弹性联轴器时,一般是其在工作转速范围内不存在临界转速,因此转接套齿和弹性轴间的连接为松动连接,以实现弹性轴为浮动轴的设计概念。被连接两轴仅存在小的相对弯转变形是弹性联轴器的正常工作状态。由于设计不当,转子振动过大,导致相对弯转变形过大,这时松动连接转变为柔性连接,而这种改变有可能导致弹性轴动态特性的改变。

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