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聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中一種常用軸系部件，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中起著傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩的作用，如果在聯(lián)軸器和軸上有溝槽，并且聯(lián)軸器和軸是緊配合，聯(lián)軸器和軸上這些幾何形狀不連續(xù)和緊配合所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力，在聯(lián)軸器和軸上引起較名義應(yīng)力大得多的局部應(yīng)力，因此杭州那泰有限元分析公司對(duì)聯(lián)軸器和軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。某汽輪發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)采用過(guò)盈和周向均布圓錐鍵的聯(lián)結(jié)型式，根據(jù)非線性接觸理論，采用有限元分析方法，對(duì)聯(lián)軸器在扭矩作用下，根據(jù)聯(lián)軸器運(yùn)行工況對(duì)其進(jìn)行靜強(qiáng)度分析。最后計(jì)算得出聯(lián)軸器與軸配合的緊量值，聯(lián)軸器、聯(lián)軸器、軸和圓鍵的應(yīng)力分布情況，同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度考核，結(jié)果證明聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)符合強(qiáng)度要求。
設(shè)聯(lián)軸器和軸的分離轉(zhuǎn)速為nf=4800轉(zhuǎn)/分。在分離轉(zhuǎn)速下，軸和聯(lián)軸器的徑向的變形分布，聯(lián)軸器與軸配合處的半徑方向變形范圍為0.114mm～0.272mm。軸與聯(lián)軸器配合處的半徑方向變形范圍為0.139mm～0.157mm。考慮到加工誤差和應(yīng)力的影響，軸和聯(lián)軸器半徑方向上配合緊量范圍為0.15mm～0.23mm。
聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)和載荷具有載荷周期對(duì)稱的特點(diǎn)，取聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的1/n建立有限元模型。聯(lián)軸器、圓鍵和軸采用接觸方式，在1/n之一邊界處施加周期對(duì)稱約束。在聯(lián)軸器的法蘭外圈上加扭矩，并對(duì)整個(gè)模型施加3000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速。聯(lián)軸器的強(qiáng)度計(jì)算考核額定運(yùn)行和兩相短路兩種工況額定工況下計(jì)算結(jié)果，聯(lián)軸器最大綜合應(yīng)力為503MPa；軸最大剪應(yīng)力為33MPa；圓鍵最大剪應(yīng)力為29MPa。
兩相短路工況下計(jì)算結(jié)果，聯(lián)軸器最大綜合應(yīng)力為758MPa；軸最大剪應(yīng)力為351MPa；圓鍵最大剪應(yīng)力為87MPa。
在分離轉(zhuǎn)速4800轉(zhuǎn)/分下，軸和聯(lián)軸器直徑方向配合緊量范圍為0.3mm～0.46mm。在軸和聯(lián)軸器直徑配合緊量為0.46mm時(shí)，軸、圓鍵和聯(lián)軸器各工況下的應(yīng)力和安全系數(shù)。綜上所述，額定工況，聯(lián)軸器、軸和圓鍵的安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù)1.5，滿足強(qiáng)度要求；兩相短路工況，聯(lián)軸器、軸和圓鍵的安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù)1.0，滿足強(qiáng)度要求。
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