膜片联轴器刚柔耦合模型及其不对中工况下轴心轨迹的研究

发布时间：2020-09-16 18:45

　　 膜片联轴器是电主轴转子系统的重要组成部分,膜片在补偿联轴器不对中的同时吸收冲击和载荷。当电主轴-膜片联轴器-测功机系统出现联轴器不对中时,膜片联轴器中的膜片将产生变形以补偿不对中,产生变形的同时引入了附加载荷,最终作用到电主轴上。同时,转子系统产生不对中会引起所连接的主、从动轴截面处的轴心轨迹出现异常,通过对其的检测可判断系统所处的不对中状态,所以有必要研究不同不对中状态下对应的轴心轨迹。本文基于电主轴可靠性试验台,在对膜片联轴器进行理论研究和建模分析的基础上,对连接电主轴与测功机的膜片联轴器不对中时的轴心轨迹开展了系统的研究,主要包括建立了膜片联轴器的刚柔耦合模型以及在试验台不对中工况下对转子的轴心轨迹进行了研究。试验台的不对中将限制转子系统的转速,而不对中主要体现在膜片联轴器上,所以有必要对膜片联轴器进行建模研究。轴系的不对中状态的特征信号中,轴心轨迹作为一种容易获得、应用成熟的信号,得到了广泛的研究,为了检测试验台的不对中情况,本文对其进行了研究。本文基于ADAMS和ANSYS软件,建立了试验台上所采用的膜片联轴器的刚柔耦合模型;另一方面,研究了试验台在不同不对中工况下转子的轴心轨迹。主要工作包括:1)从膜片联轴器的工作原理出发,推导正常工况下膜片联轴器中膜片变形产生的不同种类的应力表达式;2)用ADAMS软件建立不同的膜片联轴器刚体模型,为建立刚柔耦合模型打下基础;用ANSYS软件生成了膜片的MNF文件并验证了其有效性。将其替换刚体模型中的膜片后,得到膜片联轴器的刚柔耦合模型并分析膜片内部的载荷;3)基于Lab VIEW与Matlab软件搭建了对中性在线检测与分析平台,该平台可对实时采集的数据以及历史数据进行滤波降噪处理,而且可实时生成轴心轨迹,实现不对中状态的在线检测;4)结合空载与加载不对中实验对角度不对中以及径向不对中情况下转子的轴心轨迹进行了分析与探究,为转子系统不对中预警打下基础。本文基于ADAMS建立的膜片联轴器的刚柔耦合模型为建立转子系统的ADAMS模型打下基础;所搭建的对中性在线检测与分析平台具有极强的实用性,在检测不对中状态的同时方便操作人员进行数据的预处理并最终形成易于识别的轴心轨迹;最后进行的不对中实验与检测平台相结合,对生成的轴心轨迹进行分析,为后续转子系统的故障诊断与预警提供了技术支持。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH133.4
【部分图文】：

图 1.1 电主轴可靠性试验台本文所研究的课题来源于“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项课题“动力刀架、主轴可靠性实验台研究”（2016ZX04004-004-02）。1.2 研究目的与意义根据相关数据，大型回转机械的故障有 60%以上都是由于不对中产生的[8]。近些年根据国内主要大型企业搜集到的振动测试数据、故障判断和处理的数据发现不对中的问题普遍存在于国内大型机组中。1985 年山西大同电厂 2#机组联轴器断裂、1988 年秦岭电厂 5#机组主轴断裂，这两起事故不仅使西北、华北地区的电力使用受到巨大的影响，而且造成了将近亿元的直接经济损失[9]。随着技术的进步，旋转机械一方面需要承受更高的载荷、以更高的速度运转，另一方面需要变得轻便，同时定子和转子间要求靠得更近，从而使不对中造成的

研究路线图

高频交变应力，这对膜片疲劳强度产生了严重影响膜片，影响更甚。为了提高其疲劳强度，本文所讨，改善了应力分布。当膜片联轴器联接的两轴存在膜片之间产生一次微小的错动，转速越高，错动频的材料一般采用具有高抗微振磨损性能和高疲劳冷轧钢带和 0Cr18Ni10Ti 等。轴器的应力计算扭矩的传递会使膜片受到拉压应力，同时膜片的旋两种载荷即为膜片在正常工作时主要承受的应力，常见的膜片联轴器为带有中间轴（或称滚筒）的，

【参考文献】

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本文编号：2820232