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金属膜片联轴器简统化设计及强度分析研究


金属膜片联轴器简统化设计及强度分析研究 摘 要 为了减少高压三相异步电动机型式试验用联轴器的数量,增大互换 性,降低生产制造成本,本文在满足试验质量和安全的前提下,对联轴器的简统 化设计和强度进行了分析和研究。采用 DJM 系列金属膜片结构的挠性联轴器和 配套使用的衬套能够实现简统化,采用 ANSYS 有限元软件对联轴器整体进行数 值模拟,分析了联轴器的组件在使用过程中的应力应变

。试验运行结果表明: DJM 系列金属膜片联轴器能够满足简统化要求,强度能够满足试验要求,有限 元分析结果能够有效指导联轴器的进一步优化。 关键词 膜片;互换性;简统化;数值模拟 联轴器是机械传动中的常用部件, 传递运动和扭矩过程中一同回转而不脱开 的装置, 并且不改变转动的方向和转矩的大小,一般性结构的联轴器难以满足传 动精度高、较高传动扭矩刚度的要求[1]。金属膜片联轴器依靠金属弹性元件的 变形来补偿两轴线轴向、 径向和角向的相对位移,消除两半联轴器相对扭转引起 角度传递的误差和滞后,同时具有传动精度高、减振、缓冲的能力,且适合高速 环境下传递高扭矩,因此其运用日益广泛。 高压电机型式试验中利用两台电机对拖的方式检测被试机的温升和效率特 性, 依据国标生产的高压电机类型种类繁多, 为了保证试验的质量和电机的安全, 亟需对联轴器进行简统化设计,以减少联轴器数量,实现最大的互换性,降低生 产制造成本。同时需要进行联轴器强度校核,保证联轴器的强度满足试验要求, 避免影响试验质量、电机性能和试验人员的人身安全。 1 高压电机参数分析 1.1 高压电机设计参数执行标准分析 本文重点对 JB/T 7593 《Y 系列高压三相异步电动机技术条件 (机座号 355~ 630) 》和 GB/T 13957《大型三相异步电动机基本系列技术条件》两个标准下的 高压电机设计参数(如:功率、转速、电机各部位尺寸和联接方式等)进行统计 分析。主要可以得出以下几点内容: 1)电机的轴径与机座号(中心高)有一定对应关系,基本尺寸和极限偏差 存在多组重合。 2)Y 系列高压电机多采用 GB/T 3852 中规定的 A 型平键联接。YR 系列的 高压电机多采用切向键联接, 切向键按 GB/T 1974 《切向键及其键槽》 要求设计。 3)同种中心高但不同极数的电机功率有较多重叠,同种极数但不同中心高 的电机功率均不相同。 4)不同轴伸直径的高压电机键槽尺寸和极限偏差同样存在多组重合。 1.2 高压电机型式试验执行标准分析 高压电机型式试验按 GB/T 1032 国标要求执行, 试验时电动机的最高转速依 据电机设计时的转差率而定, 需进行超速试验。 同时, 电机需做短时过转矩试验, 试验转矩为 1.5 倍电机额定转矩,历时 15s。上述试验要点均对联轴器设计的安 全性提出了较高的要求。 2 联轴器简统化构想 在功率匹配上的考虑,电机对拖试验时,陪、被试机在功率匹配要求上可以 有一定的浮动,被试机的功率可以在陪试机功率的 70%~100%间进行浮动,不 同种电机进行对拖的情况是(不)同一中心高下、 (不)同功率与(不)极数等 级间的匹配试验。据检测试验站试验情况和试验标准分析,P 被=(1~70%)P 陪。 不同种电机进行对拖试验时受到电机中心高、轴径、电机极数和功率的综合 因素影响, 为了保证试验质量, 在满足试验质量和安全的前提下进行联轴器简统 化设计,具体配对情况如下所示。 1)两台相同电机对拖(同中心高同极数同功率) 。 2)两台不同电机对拖。①同中心高同极数不同功率电机(陪试机为大功率 电机,

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