基于有限元法的脈沖負載下高彈聯軸器軸向力計算方法

以應用于脈沖柴油機發電機組中的高彈聯軸器為研究對象，利用ＣＡＴＩＡ建立高彈聯軸器的三維模型導入到ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中進行有限元網格劃分，再將其有限元模型導入ＡＮＳＹＳ中進行仿真分析，模擬其橡膠塊在脈沖負載作用下的動態性能，對高彈聯軸器在柴油機輸出扭矩和脈沖負載同時作用時產生的軸向力進行仿真計算。結果表明：高彈聯軸器在該工況下產生的軸向力較大，并且橡膠塊在受交變應力作用時產生多應力集中點。仿真結果與Ｒｉｖｌｉｎ經典理論計算結果有較好的一致性，可為消磁艦船動力裝置、消磁電站發電機組等場合下的彈性聯軸器的選型設計提供參考。橡膠式聯軸器在脈沖柴油機發電機組中的應用越來越多。在實際應用過程中，若對高彈聯軸器軸向位移補償設計考慮不周，橡膠塊扭轉變形產生的軸向力會造成傳動軸系中承受推力的軸承磨損］。在實際軸系情況中，對高彈聯軸器扭轉產生的軸向力難以測定。國內關于高彈聯軸器產生的軸向力的研究相對較少，一般只在試驗臺上施加恒定載荷進行測定，并且對高彈橡膠聯軸器在恒載荷作用下的軸向力進行仿真分析。文中針對脈沖柴油機發電機組中應用的高彈聯軸器，考慮其在柴油機輸出的脈動扭矩和脈沖負載同時作用下，通過建立高彈聯軸器的整體三維模型，給出其在該工況下所產生的軸向力的計算方法

ＡＮＳＹＳ仿真計算結果與Ｒｉｖｌｉｎ經典理論計算結果比較相符。存在誤差的原因是由于橡膠塊易受溫度等因素的影響，以及所加力矩含有柴油機變動轉矩即加載頻率的影響。利用ＡＮＳＹＳ仿真計算較好地模擬了高彈聯軸器所產生的軸向力，但若要更準確地模擬還需要對橡膠塊進行試驗，測得橡膠塊與溫度相關的參數。文中所用的方法可以求得高彈聯軸器各部件的應力、位移和應變，尤其是橡膠塊、膜片組件的位移和應力分布情況，為高彈聯軸器的選型和設計提供了參考。文中利用ＣＡＴＩＡ建立高彈聯軸器的準確三維模型，利用ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ對模型進行有限元網格劃分，再導入到ＡＮＳＹＳ進行分析，得出橡膠聯軸器在脈沖負載扭矩和柴油機的輸出扭矩同時作用下的位移和應力響應情況。在此基礎上，給出了軸向力的計算方法。實例計算結果與經典方法比較表明：該方法是合理可行的。