联轴器膜片故障的原因分析

发布时间：2018-07-16

膜片联轴器靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴的相对位移，是一种的金属弹性元件挠性联轴器，不用润滑，结构较紧凑，，使用寿命长，无旋转间隙，不受温度和油污影响，具有耐酸、耐碱、蚀的特点。

联轴器膜片受压失稳是膜片失效的一种常见故障，由材料力学可知，若受压膜片承受较大扭矩时的应力大于临界应力，膜片将丧失其原有直线形状的平衡，而变为微弯状态。

联轴器膜片受拉断裂是常见的故障，现场发现联轴器膜片螺栓孔附近的危险截面处非常容易断裂。对受拉膜片进行受力分析发现：在四边受拉且载荷分布均匀的情况下，膜片不会发生拉断破坏失效；若载荷分布不均匀，则有可能在收拉膜片的过程中出现若干膜片被拉断的现象。在中心长时间不对中的情况下工作，如果中心偏差超过了联轴器补偿的范围，则膜片联轴器会受到峰值扭矩，其中4组受压膜片组失稳，另外4组受拉膜片将承担全部扭矩，所受拉力倍增。如果膜片长时间处于非均匀受力状态，部分膜片两端螺栓孔内侧应力超过材料的曲服，导致其被拉断破坏，由于承载膜片数量逐步减少并且受力不均，原先所受应力较低的膜片也将随之被拉断，随后整组膜片都将被拉断。

膜片联轴器工作时，分别会受到扭矩引起的叠面应力，轴线偏斜而引起的弯曲应力，螺栓与膜片质量通过旋转产生的离心应力以及膜片径向、角向偏移引起的弯曲应力等。叠面应力会使螺栓产生剪切应力，弯曲应力使螺栓产生拉伸或压缩应力，且轴每旋转1周应力循环交变1次，离心力使螺栓产生剪切应力，且随转速而变化，螺栓孔附近膜片受到交变应力和复合应力的循环作用，最终发生疲劳断裂。

决定联轴器膜片寿命的影响因素主要有应力幅和平均应力两个方面，影响较大的为应力幅的数值。应力幅是指动态应力角向位移引起的弯曲应力幅，平均应力是指3种静态应力（礴膜应力、离心应力、轴向偏差应力)的组合应力。实际工作中转速和转矩的变化、安装误差的调整等均会对实际寿命产生明显影响。另外，联轴器膜片的制造缺陷也会影响其寿命。从应力数值上看，角向和轴向安装偏差应力远大于工作载荷所产生的薄膜应力和离心惯性应力。因而，影响联轴器膜片疲劳寿命的决定因素是安装偏差引起的附加应力。在实际工作中，应尽可能提高膜片联轴器的安装精度，即减少轴向位移量和角向位移量，以延长联轴器膜片工作寿命。