膜片的应力分析

 膜片的应力分析

膜片组是膜片联轴器的主要弹性元件。膜片组在运转过程中承受拉伸、挤压、剪切等复合力，处于复杂的受力状态，并由此来传递转矩和运动，同时吸收振动和补偿偏差。

由于联轴器中其他零件的刚度比膜片大得多，且膜片受力情况较为复杂，故这里只研讨膜片的应力分析。为了简化计算，不考虑各膜片间微小的相对运动产生的表面剪力，即将所有膜片视为一个整体。膜片承受的载荷有以下几种：

一、膜片组的强迫位移

虽然膜片联轴器工作时，膜片组件传递的扭矩很大，但是实践证明：膜片联轴器的主要失效不是由膜片组件的传扭能力不足引起，而是膜片所受交变循环复合应力所致。而这种复合应力多是由膜片联轴器所联接的两轴不对中产生的附加载荷引起的。

二、膜片联轴器的轴向偏移

膜片联轴器的轴向偏移K，受联轴器的规格以及螺栓数量影响，联轴器规格越大，所能承受的轴向偏移越大。轴向偏移会对膜片产生很大的应力，因此，为确定联轴器使用寿命的长期，要求安装时膜片之间尽可能紧密，膜片尽可能平整。同时，由于热胀冷缩而导致的设备轴向偏差需要考虑进去。对于双膜片式联轴器，联轴器轴向偏移经过中间体两边的膜片组平均后，膜片组的轴向偏移为膜片联轴器轴向偏移的一半。

三、膜片联轴器的角向偏移

轴线角向的安装误差，使膜片沿轴线方向发生周期性弯曲变形，它是决定膜片疲劳寿命的主要因素。膜片联轴器角向偏移，大的角向偏移将使膜片组承受很大的附加弯矩。对于双膜片式联轴器，膜片组的角向偏移是联轴器的角向偏移的一半。

四、膜片承受的转矩

膜片联轴器传递转矩时，转矩是通过主动螺栓利用膜片元件带动从动螺栓，转矩在膜片中产生的沿螺栓分布圆切线方向的拉压力。扭矩使膜片产生的拉伸或压缩应力随工况而变化，但运行工况一些时，可看作不变应力。

五、膜片承受的离心应力

膜片联轴器通常是安装在高速传动轴上，高转速机械的离心惯性力在结构应力计算中重要。由螺栓、垫圈等的质量产生的离心惯性力和由膜片组自身质量产生的离心惯性力方向均沿径向向外，使膜片组受到离心拉应力。膜片承受的离心应力随转速而有大变化，但运行工况一些时，也可看作不变应力。

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