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联轴器疲劳破坏机理跟运行情况

2021-04-26 09:07:15

【一】、联轴器橡胶材料疲劳破坏机理
橡胶材料及其制品在使用中要受到环境条件以及其他因素的影响,同时要受到其内部组成及自身形状的影响,从而使原有的外观、性能等发生变化。我们把这种实用上成为问题的状态变化叫做老化。而弹性柱销齿式联轴器在使用过程中起到传递转矩的作用,在剪切载荷等周期性交变载荷的长期作用下,物理性能降低,甚至产生裂纹,发生断裂,导致产品无法继续使用,这就是橡胶的疲劳老化,或称疲劳破坏。
对于橡胶疲劳破坏机理的研究,目前尚无统一成熟的理论,不同的学者给出了不同的理论解释,目前主要有两种,即分子运动理论和唯象理论。
分子运动理论认为,橡胶材料疲劳破坏的主要原因是疲劳载荷导致橡胶材料内部化学键的断裂。该理论认为,橡胶长链分子内部本身存在弱键,在疲劳载荷的反复作用下,应力集中于橡胶分子中的强度较小的键以及橡胶分子之间的连接键上,随着作用时间的延长,这些弱键就会被破坏,形成破坏核;而后这些破坏核不断扩展,继而产生宏观裂纹直至断裂破坏。
而唯象理论则认为,橡胶的疲劳破坏是材料内部本身所具有的内部缺陷(包括微裂纹、气泡等)在外界疲劳载荷的不断作用下扩展而导致的。
两种理论的分歧在于破坏核形成原理的不同,而一旦破坏核形成,两者都认为是化学键的断裂导致了裂纹的不断增长。
【二】、弹性联轴器的运行情况
法兰梅花联轴器是用来改变轴系的运行情况,调整传动装置轴系扭转振动特性,补偿振动、冲击所引起的主、从动机轴线位移,并不间断地传递转矩和运动的一种扭转弹性复合橡胶联轴器装置。它具有很高的弹性和的阻尼,能补偿连接机构的轴向位移、径向位移和角度的角位移,并能够较好地解决轴系的扭振问题,起到缓冲减振和降低噪声等作用。广泛用于船舶、重型汽车等行业的柴油机动力装置及具有较大干扰力矩的传动装置轴系中,实现减振降噪的目的,并起到保护主、从动机和提高整个传动装置运行性的作用。
弹性元件是弹性联轴器的关键部件,其可以吸收能量实现衰减振动、缓和冲击;同时其高弹性低刚度的物理性能可以帮助实现位移补偿和大幅度调节传动装置的固有频率,达到避免共振和降低结构噪声的目的。所以,弹性元件的发展在很大程度上决定了弹性联轴器的发展。
目前,弹性联轴器按弹性元件分类,主要金属弹性元件弹性联轴器和非金属弹性元件弹性联轴器两大类。
金属弹性元件弹性联轴器主要有膜片联轴器、蛇形弹簧联轴器等,其共同的特点是疲劳,承载能力大,性好,使用寿命长,性能稳定,动力性能容易控制,但制造要求严格,成本较高。
非金属弹性元件弹性联轴器主要有弹性套柱销联轴器、梅花形弹性联轴器、轮胎式联轴器等,其共同的特点是质量小,容易成型,内摩擦大,阻尼性能好,单位体积储存的变性能多,无机械摩擦切无需润滑,但强度低,耐高、低温性能差。
弹性元件是弹性联轴器中关键的零部件,它在受载时能产生显著的弹性变形,一方面起着补偿所连两轴间相对位移的作用,其次可以通过储存弹性变形达到缓冲作用,其三可以通过改变联轴器的结构刚度,来调节系统的固有频率,以减轻振动避开共振。因此,要设计出一个传动性能优良的弹性联轴器,关键在于设计好其中的弹性元件。
为了适应各类机器的工作要求,联轴器的改进和发展一直受到人们的重视。
在中小转矩和环境比较恶劣的条件下,我们多的是采用非金属弹性元件的弹性联轴器。常用的非金属弹性元件有橡胶弹性元件和工程塑料弹性元件,而橡胶弹性元件应用较为广泛。
因此,本课题旨在紧密结合国民经济和社会发展的需求,瞄准机械工程及相关技术的发展前沿,针对目前传统联轴器普遍存在的缺陷,开展了基于新型工程复合材料具有传动噪声低、减振效果好、补偿位移大及使用寿命长等优点,能改进现有弹性联轴器输出扭矩不均匀而造成轴系扭转振动,以及弹性体容易发生疲劳破坏等缺点的新型的橡胶弹性元件联轴器。并将其推广应用到各类机械、船舶、石油、化工、矿山及有关武器装备,从根本上解决动力传动系统中所出现的一系列问题。