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弹性联轴器动态刚度的数学建模与试验研究

对联轴器的动态刚度进行了数学建模,通过动态试验及所得数据导出了动态刚度的定量公式,对公式进行了分析和处理。研究表明:动态刚度是平均转矩的强函数,且与环境温度和变动转矩负相关;动态刚度并非振动频率的强函数,数据显示动态刚度与振动频率反方向变化,这与期望的结果相反。

弹性联轴器

具有缓冲、减振和降噪等功能,这主要与其刚度和阻尼有关。动态刚度是指在一个振动周期内弹性转矩与对应扭转角之间的振幅之比;它可以调节传动轴系的自振频率,以实现达到避开共振的目的。动态刚度是描述高弹性联轴器动态性能的重要特征参数之一,同时也是进行轴系扭振计算和分析不可缺少的重要参数。弹性联轴器在矿山机械、船舶重工等行业应用广泛,开展对弹性联轴器动态刚度的定量研究具有重要意义。

1 数学建模

根据对以往的文献进行研究,以及对弹性联轴器进行动、静态特性试验的结果表明:弹性联轴器的动态刚度主要与平均转矩、变动转矩、振动频率和环境温度等有关。为此,不失一般性,可将动态刚度与平均转矩、振动频率、许用变动转矩和环境温度的定量

2 动态试验

该试验元件为LMD 型梅花形弹性联轴器,该弹性联轴器由2 个带凸爪形状相同的半联轴器和弹性元件组成,利用梅花形弹性元件置于2 个半联轴器凸爪之间,以实现2 个半联轴器的联接。动态试验台由液压系统、检测与控制系统、主轴传动系统、试件装夹装置等4 部分组成,工作原理。该试验台的主要技术指标分别为:额定测试扭矩5 kNm,最大测试扭矩10 kNm;转矩转速测试精度0.2%。动态试验的目的在于考察动态刚度与平均转矩、振动频率、许用变动转矩和环境温度的定量关系。采用正交试验设计能较好的解决精度与试验成本的问题。以平均转矩为主要影响因子,构建动态试验模型,开展动态试验。最终收集了300 组数据供模型求解用。

3 研究结论