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弹性联轴器动力特性分析及在舰船动力装置中的应用

2021-05-18 12:27:08

一、弹性联轴器动力特性分析
在航空涡轮轴发动机的台架试验中,与功率吸收装置相联的转接套齿通过花键与弹性轴松动连接。如前所述,这种松动连接在地传递功率的同时,与弹性轴一起在发动机和功率吸收装置之间起着隔离振动的作用。因为是花键连接,有时候甚至采用直齿的渐开线花键,其隔离振动作用需要有相应的结构才能发挥作用。如果在结构上安排不恰当,往往造成的振动。本节研究转接套齿的长度因素对其振动的影响,说明转接套齿在弹性套柱销联轴器功能实现过程中不可忽视的作用。
在0~30000r/mn转速范围内长、短花键的响应幅值的比较。显然,在各转速下长转接套齿的响应幅值要明显大于短转接套齿的幅值。长转接套齿的长度大约是短转接套齿的24倍,而在30000r/mn转速下长转接套齿的不平衡响应幅值是短转接套齿的16倍以上。因此,对于转接套齿右端花键与弹性轴间的松动连接,在不平衡载荷作用下,转接套齿的长度因素显著地影响着这里的松动连接状态。也就是说,若转接套齿长度设计过长,花键连接是不足以补偿转接套齿和弹性轴之间的角度偏差的。
受弹性联轴器连接两轴状态的影响,松动花键连接由铰接形式向柔性连接甚至刚性连接形式转变。模拟这种变化,计算多种连接状态下的弹性联轴器连接轴系临界转速和振动形式。
在近似铰接状态下,以花键连接处的振动为主,带动转接套齿和弹性轴的刚体振动,随着连接刚度的增加,逐渐变化为包括转接套齿和弹性轴在内的整个连接轴系的弯曲振动。
在设计这种弹性联轴器时,一般是其在工作转速范围内不存在临界转速,因此转接套齿和弹性轴间的连接为松动连接,以实现弹性轴为浮动轴的设计概念。被连接两轴仅存在小的相对弯转变形是弹性联轴器的正常工作状态。由于设计不当,转子振动过大,导致相对弯转变形过大,这时松动连接转变为柔性连接,而这种改变有可能导致弹性轴动态特性的改变。
套齿花键弹性联轴器是航空发动机设计与试验中常用的结构,本文通过对弹性联轴器进行结构分析、动力特性计算、动力特性实验等工作,如下结论:1)为使弹性轴发挥浮动轴的作用,弹性轴两端的花键连接为松动连接。松动程度取决于花键的结构形式以及加工、装配情况。
2)转接套齿的结构形式影响着工作状态下花键连接的松动程度,若转接套齿过长,将会导致松动连接作用的失效。
3)若花键连接两轴存在较大的相对弯转变形,将导致松动连接转变为柔性连接,从而改变弹性联轴器的动力特性,并在发动机、减速器、动力装置或者功率吸收装置之间传递振动,并延长了两支承间的转轴长度,从而在较低的转速下产生较大的振动,危害轴系的运行。
4)弹性联轴器的动力特性实验证实了松动连接变化为柔性连接的存在,但在弹性联轴器的工作范围内存在弹性轴的弯曲型临界转速是不允许的。
5)允许有较大的相对弯转变形是套齿花键为松动连接的关键。在花键的结构上采取措施,如鼓形花键等。.
二、弹性联轴器在舰船动力装置中的应用
如果柴油机采用隔振措施,在柴油机输出端和轴系之间设置一个梅花形弹性联轴器是的。特别有减速齿轮箱的状况,为避免产生冲击,应如此。因此,高弹联轴器在舰船动力装置中的应用相当广泛,这里仅举几例说明之。
(1)RATO—S2721型弹性联轴器在船舶柴一燃并车及双层隔振动力装置中的应用在该动力装置中,柴油机采用双层隔振和箱装体技术,这种技术是目前较的减振降噪措施之一RATO—S2721型弹性联轴器被安装在柴油机功率输出端与中间轴承之间。在此,弹性联轴器除进一步衰减轴系扭转振动外,还是衰减箱装体内柴油机功率输出端轴系上结构噪声的装置。同时,弹性联轴器还起到补偿由于振动、冲击等原因造成的双层隔振装置中上层弹性支承变形所引起的柴油机轴线轴向、径向位移的作用。该型弹性联轴器的橡胶弹性元件采用双排结构,增大径向位移的补偿能力,金属弹性件采用挠性杆结构,用于增大轴向位移的补偿能力。
(2)BC63/12。5/85盖斯林格联轴器在船舶动力装置中的应用在主机和减速齿轮箱(前:GWH52。50型水平异心正倒车齿轮箱,后:GWDM56。62型角向异心双速比正倒车齿轮箱)插入BC63/12。5/83型盖斯林格联轴器,主要用于缓冲主机脉动扭矩对齿轮箱的冲击,同时吸收振动能量,补偿径向、齿向等偏差。
(3)LS5313型弹性联轴器在船舶动力装置中的应用该装置由主电机、弹性联轴器、推力轴承、中间轴和螺旋桨等部件组成。其中主电机安装在弹性支承上。LS5313型弹性联轴器的功能:补偿主电机弹性支承引起的轴向、径向和角向位移,衰减主电机通过轴系传出船外和螺旋桨传入船内的结构噪音。
LS5313型弹性联轴器的应用使得在船内换橡胶元件备件变得切实可行,扇形分块结构使得备件移动重量轻,便于拆装,且不需要工具。
(4)LC3010C型弹性联轴器在小型高速船动力装置中的应用小型高速船一般采用高速柴油机作动力,所以变动负荷大。此外,小船船体变形大,受风浪影响大,频繁的波浪冲击和螺旋桨露出水面引起的变动载荷附加对齿轮箱、柴油机及轴系有较大影响。弹性联轴器可以地降低变动载荷对动力装置各设备的影响和补偿由此造成的位移。
LC3010C型弹性联轴器可使齿轮箱的扭转应力降低60倍(相对刚性或低弹性联轴器而言),同时弹性联轴器起到保护其它部件的作用。
LC3010C型弹性联轴器还具有重量轻、结构简单、维护简单等优点。非常适合小型高速船。
(5)LS1721G型弹性联轴器在高速船主推进轴系中的应用该型高速船选用了性高、大修期较长的高速柴油机作动力。因柴油机抗冲击性较低,因此在机座上加装了钢丝绳减振器。为补偿减振器弹性变形引起的轴线位移,同时保持轴系紧凑的特点,配套LS17216弹性联轴器为较好的选择。在此轴系中因LS17266型弹性联轴器增加的净轴向尺寸为112mm,同时满足其它如扭振、位移、降噪等技术指标的要求。
(6)弹性联轴器在船用主机驱动的发电机装置中的应用船舶所需的电力主要来自主机或辅机驱动的船用发电机。实践表明由主机驱动发电比辅机驱动发电具有较好的经济性,但主机辅助驱动装置使得轴系质量系统分支化、复杂化。因此,主机驱动发电装置的发电质量难以。只有通过在辅助驱动装置中加装大柔度的弹性联轴器,才能地衰减振动,降低轴系变动载荷对发电质量的影响。