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基于正交试验的柔性联轴器设计灵敏度分析与优化研究

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推进技术 2022年第2期43卷 231-239,I0002页

作者：马同玲张扬军王正赵伟杨鑫张华清华大学车辆与运载学院北京100084 北京动力机械研究所北京100074

柔性联轴器是某型涡轮热电转换系统的核心部件,对转子动力学特性和工作可靠性有重要影响。本文针对闭式循环热电转换柔性联轴器的结构优化设计问题,开展转子固有频率与临界转速分析,设计柔性联轴器的正交试验,建立转子固有频率同柔性联... 详细信息

柔性联轴器是某型涡轮热电转换系统的核心部件,对转子动力学特性和工作可靠性有重要影响。本文针对闭式循环热电转换柔性联轴器的结构优化设计问题,开展转子固有频率与临界转速分析,设计柔性联轴器的正交试验,建立转子固有频率同柔性联轴器尺寸参数之间的数学关系;研究转子固有频率随柔性联轴器尺寸参数的变化规律,进行柔性联轴器尺寸参数灵敏度分析。研究表明:转子从起动至额定工况,须经过三阶弯曲模态临界转速,由于第三阶弯曲模态临界转速最高,转子在经过该临界转速时的不平衡响应最大,对转子的危害性也最大;在联轴器结构参数中,柔性杆的直径对转子第三阶弯曲模态的固有频率影响最大;转子第三阶弯曲模态的固有频率随联轴器柔性杆长度的增加而减小,随柔性杆直径、电机端膜片斜度和发动机端膜片斜度的增加而增大。在此基础上,以降低转子在起动过程中经过弯曲模态临界转速时的不平衡响应为目标,对转子柔性联轴器的尺寸参数进行优化。

关键词：联轴器柔性转子正交试验灵敏度分析优化设计

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联轴器不对中转子系统的故障再现方法

航空发动机 2022年第6期48卷 98-104页

作者：于清文王菲卢良文罗忠姜广义东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

针对转子系统联轴器不对中的故障再现问题,建立了动力学相似模型转子系统的方法。讨论由联轴器不对中引起的附加力的情况,建立了带有联轴器不对中转子系统的数学模型;采用方程分析法和量纲分析法相结合的方法,推导了联轴器不对中转子系... 详细信息

针对转子系统联轴器不对中的故障再现问题,建立了动力学相似模型转子系统的方法。讨论由联轴器不对中引起的附加力的情况,建立了带有联轴器不对中转子系统的数学模型;采用方程分析法和量纲分析法相结合的方法,推导了联轴器不对中转子系统的动力学相似关系;设计了动力学相似的原型和模型系统,通过对设定系统进行数值仿真,分别对比了2套系统的轴心轨迹和频域响应。结果表明:模型与原型系统的频率成分相同,轴心轨迹形状一致且满足相似比例,验证了所提方法的正确性。搭建了2组动力学相似试验台,进一步验证了所提出相似设计方法的实用性和有效性。该研究结果为再现原型系统联轴器不对中故障的动力学相似模型设计奠定了理论基础。

关键词：转子系统联轴器不对中动力学相似故障再现航空发动机

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联轴器螺栓紧固件循环载荷作用下的应力分布

南京航空航天大学学报 2017年第6期49卷 820-825页

作者：邹爱成蒋翔俊刘忠宋小辉桂林航天工业学院机械工程学院桂林541004 西安电子科技大学电子装备结构设计教育部重点实验室西安710071

循环载荷作用下联轴器螺栓紧固件的应力状态对联轴器的失效分析具有重要意义。本文采用螺纹精确几何结构建模方法以及商用有限元软件ANSYS对联轴器的螺栓螺纹进行了有限元建模,对螺栓循环载荷作用下的自松弛进行了分析,并进一步分析了... 详细信息

循环载荷作用下联轴器螺栓紧固件的应力状态对联轴器的失效分析具有重要意义。本文采用螺纹精确几何结构建模方法以及商用有限元软件ANSYS对联轴器的螺栓螺纹进行了有限元建模,对螺栓循环载荷作用下的自松弛进行了分析,并进一步分析了循环载荷作用下的螺栓头接触面应力分布及变化情况,通过试验进行对比验证。本文研究揭示了螺栓自松弛的原因及机理,为深入研究联轴器螺纹螺栓的预紧可靠性提供了参考。

关键词：联轴器螺栓循环载荷有限元

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十字轴式万向联轴器疲劳寿命预测

船海工程 2024年第3期53卷 29-36页

作者：杨博戎志祥任路平郭丰泽丁蓉俞翔栋杨俊曼中国船舶集团有限公司第七一一研究所动力装置事业部上海200090

为校核某船舶动力装置联轴器的疲劳寿命指标,通过动力学方法分析联轴器各零部件的载荷特点,甄别易疲劳的零部件和疲劳类型,分别采用名义应力法、经验公式对十字轴和十字轴轴承的疲劳寿命进行预测,并进行对比。结果表明,额定工况下,WL44... 详细信息

为校核某船舶动力装置联轴器的疲劳寿命指标,通过动力学方法分析联轴器各零部件的载荷特点,甄别易疲劳的零部件和疲劳类型,分别采用名义应力法、经验公式对十字轴和十字轴轴承的疲劳寿命进行预测,并进行对比。结果表明,额定工况下,WL440.5联轴器最先出现的疲劳失效形式为接触疲劳,发生在输出端十字轴轴承,寿命约16700 h,联轴器不发生应力疲劳;联轴器疲劳寿命满足指标要求。

关键词：联轴器动力学疲劳寿命

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大兆瓦海上风电机组联轴器性能研究

机械传动 2023年第10期47卷 125-132页

作者：刘洁王书勇李海军姜宏伟中国三峡建工(集团)有限公司四川成都610041 太原重工股份有限公司技术中心山西太原030024

考虑海上大兆瓦风机复杂的运行环境,研制了一种带有金属弹性关节且轴孔平行的连杆联轴器。建立连杆联轴器整体有限元模型,对其关键部件进行了强度校核,分析了其在额定(最大)转矩下的各关键部件应力大小和分布特征;基于转矩载荷时序,结... 详细信息

考虑海上大兆瓦风机复杂的运行环境,研制了一种带有金属弹性关节且轴孔平行的连杆联轴器。建立连杆联轴器整体有限元模型,对其关键部件进行了强度校核,分析了其在额定(最大)转矩下的各关键部件应力大小和分布特征;基于转矩载荷时序,结合联轴器材料S/N曲线,运用有限元分析软件,得到联轴器疲劳寿命;通过刚度测试试验、静态与动态性能试验及动平衡试验,得到联轴器的整体轴向、角向及扭转刚度,标定了打滑转矩,给出了转矩传递效率及动平衡等级。结果表明,该联轴器结构强度及寿命满足设计要求,且能达到预期打滑转矩效果;同时,转矩传递效率可达99.93%以上,动平衡等级不超过G1.0,联轴器性能满足大型海上风电机组使用要求。

关键词：风力发电机联轴器国产化研制有限元分析试验验证

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转子支承不对中故障建模与机理分析

航空发动机 2023年第3期49卷 75-88页

作者：陈果杨默晗李伦绪赵紫豪南京航空航天大学通用航空与飞行学院江苏溧阳213300 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 南京航空航天大学民航学院南京210016

针对工程实际所出现的不对中现象,建立了一个转子支承不对中故障的通用模型。将任意形式的联轴器在径向刚度和角向刚度等效的前提下简化为1个等效模型,该模型与实际的总体径向刚度和角向刚度等效,依据实际联轴器刚度计算得到等效模型参... 详细信息

针对工程实际所出现的不对中现象,建立了一个转子支承不对中故障的通用模型。将任意形式的联轴器在径向刚度和角向刚度等效的前提下简化为1个等效模型,该模型与实际的总体径向刚度和角向刚度等效,依据实际联轴器刚度计算得到等效模型参数;根据等效联轴器模型推导出转子系统由于连接对角向位置的不均匀、连接刚度的差异性和非线性等不确定性因素所产生的不对中激励力,基于此建立含转子支承不对中故障的转子-支承耦合动力学模型。通过故障仿真分析得到转子支承不对中故障激励下的振动特征,通过数值仿真验证了平行不对中和角度不对中故障的2倍频和4倍频现象,以及由于角度不对中产生的1倍频轴向振动现象。利用含套齿联轴器的3支点转子故障模拟试验器进行了特征转速下多种不对中工况的振动响应试验,通过比较仿真结果的精度达到85%以上,表明所提出的转子支承不对中故障通用模型的正确有效性。

关键词：转子支承不对中故障建模故障机理振动响应联轴器航空发动机

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内燃发电机组联轴器新匹配策略

内燃机学报 2019年第2期37卷 171-178页

作者：张艺宝孙梅云华春蓉黄燕汪自强闫兵西南交通大学机械工程学院四川成都610031 唐山轨道客车有限公司河北唐山063000

目前,内燃发电机组联轴器的匹配策略主要针对稳态均衡工况.但在内燃发电机组实际运行中,内燃机可能会在非均衡工况下工作,并且往往因非均衡工况导致联轴器破坏等轴系故障.因而提出一种在均衡和非均衡工况下内燃发电机组轴系都具有良好... 详细信息

目前,内燃发电机组联轴器的匹配策略主要针对稳态均衡工况.但在内燃发电机组实际运行中,内燃机可能会在非均衡工况下工作,并且往往因非均衡工况导致联轴器破坏等轴系故障.因而提出一种在均衡和非均衡工况下内燃发电机组轴系都具有良好扭振性能的联轴器新匹配策略.以某型内燃机车的内燃发电机组轴系为研究对象,采用仿真分析方法详细探讨了轴系联轴器新匹配策略的优越性;同时对采用新匹配策略的轴系进行了扭振测试,结果表明:匹配变刚度联轴器后,轴系在稳态均衡工况和非均衡工况下各部件扭振响应均得到有效控制,验证了新匹配策略的有效性和实用性.

关键词：内燃发电机组联轴器非均衡工况匹配

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圆弧端齿联轴器定位机理研究

推进技术 2019年第6期40卷 1382-1388页

作者：刘恒洪杰李垒栋邵伏永北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京动力机械研究所北京100074

为了获得圆弧端齿联轴器定位精度设计和评估方法,对圆弧端齿联轴器定位机理进行了理论研究。阐述了圆弧端齿联轴器采用的弹性平均定位法及其定位原理,分析了常见的弹性平均结构设计误区,指出了影响弹性平均定位效果的关键因素。通过对... 详细信息

为了获得圆弧端齿联轴器定位精度设计和评估方法,对圆弧端齿联轴器定位机理进行了理论研究。阐述了圆弧端齿联轴器采用的弹性平均定位法及其定位原理,分析了常见的弹性平均结构设计误区,指出了影响弹性平均定位效果的关键因素。通过对圆弧端齿齿面受力分析,揭示了齿面结构参数对定心效果的影响机理,提出了齿面结构参数满足定心要求的必要条件,并根据圆弧端齿联轴器结构特点,构建了定位结构超静定系统力学模型。利用超静定系统平衡方程,结合变形协调条件,推导了圆弧端齿联轴器轴向偏差和同心偏差计算方法,并给出了定位偏差计算算例。结果表明,装配力和弹性补偿是弹性平均定位的关键要素,定位结构应保证接触面在装配力的作用下可以产生有效弹性补偿;联轴器轴向偏差和同心偏差受单齿刚度影响,随着刚度弱化的相邻齿数增加,轴向偏差变化率有逐渐增大趋势。

关键词：转子圆弧端齿联轴器装配定位

联轴器特性对柴油发电机组轴系扭振性能影响研究

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机械设计与制造 2020年第7期 33-38页

作者：董焕彬王伟江郭耀华闫兵中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063000 西南交通大学机械工程学院四川成都610031

联轴器作为连接主从动轴的关键部件,对轴系扭振性能有显著影响。文中以匹配典型高弹性联轴器和大刚度联轴器的柴油发电机组轴系为对象,采用仿真分析与试验测试相结合的方法研究了轴系固有特性;进而在相同激振力矩作用下,分别对稳态均衡... 详细信息

联轴器作为连接主从动轴的关键部件,对轴系扭振性能有显著影响。文中以匹配典型高弹性联轴器和大刚度联轴器的柴油发电机组轴系为对象,采用仿真分析与试验测试相结合的方法研究了轴系固有特性;进而在相同激振力矩作用下,分别对稳态均衡、非均衡工况时两种轴系曲轴自由端扭振响应进行对比分析,研究联轴器特性对电机转子振动的影响;在启动停机过程的研究中,指出匹配高弹性联轴器的轴系会发生扭振共振,联轴器会产生远大于机组在正常工作转速时的交变扭角差,这是目前国内外相关标准(GB15371-2008和ISO3046-5)尚未提及但值得评估的问题;针对匹配大刚度联轴器的轴系扭振共振问题,提出了通过优化轴系关键参数等方法进行轴系的减振设计。

关键词：柴油发电机组联轴器轴系扭振全工况性能优化