一种应用于高速大功率工况的低振膜片联轴器的制作方法

本发明属于联轴器设计领域，具体涉及一种应用于高速大功率工况的低振膜片联轴器。

背景技术

航空发动机的高低压转子在出厂前，需在高转速、大功率的条件下对转子的临界转速、不平衡响应和稳定性等动力学性能进行测试，在实验的过程中以电动机为动力源，在航空发动机与电动机之间利用联轴器连接。但由于联轴器具有一定的刚度，和被测转子连接会给转子附加额外的刚度，影响转子系统的动力学特性。为提高测试的准确性，对航空发动机测试使用的联轴器有以下要求：一、不能改变转子系统本身的动力学、静力学性能；二、能够进行高转速及大功率的扭矩传递。但常规联轴器难以满足这些要求，相比之下，以膜片联轴器为代表的柔性联轴器是更好的选择。

膜片联轴器具有寿命长、可靠性好、不需要润滑、无需进行维护、拆装方便，能保持恒定的较低的不平衡量，可以在比较恶劣的工作环境中应用等优点，主要用在涡轮机械等高功率、无润滑、高速、高扭矩的设备中，目前在国内已经取得了较为广泛的应用。然而在航空发动机转子测试的高速运转工况下，膜片联轴器也存在一些问题，测试过程中为了降低联轴器的刚度，以减小联轴器对转子的影响，需要膜片联轴器具有较好的柔度，中间采用薄壁套筒结构。由于航空发动机转速较高，测试中的转速往往会超过薄壁套筒的临界转速，导致联轴器在过临界过程中发生剧烈振动，严重影响转子系统的稳定性及安全性。为了解决高速运转过程中膜片联轴器振幅过大的问题，本发明提出了一种应用于高速大功率工况的低振膜片联轴器。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过改变膜片联轴器过临界的阻尼，来降低薄壁套筒过临界转速时振动幅度。提供了一种应用于高速大功率工况的低振膜片联轴器。本发明针对传统膜片联轴器，为了减小联轴器的刚度，本发明延长了膜片中间连接部分薄壁套筒的长度，减小了套筒的厚度，但同时内部增加了一根芯轴，芯轴盘与膜片联轴器的薄壁套筒以橡胶圈或其他类型减振材料(金属丝阻尼器等)装配。由于芯轴的临界转速与薄壁套筒不同，在转子系统高速运行至过临界的时候，芯轴与联轴器的套筒振动方向及频率不同，存在相对运动，此时阻尼器能够吸收套筒的部分振动能量，降低了膜片联轴器中薄壁套筒的振动幅度，使整个系统具有良好的减振、抑振效果。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种应用于高速大功率工况的低振膜片联轴器，包括具有圆柱状中空腔体且两端开口的薄壁套筒，相比较于传统膜片联轴器，薄壁套筒更长更薄，该薄壁套筒的两端对称设置有依次连接的支撑板、带花键套筒和半联轴器；其中，

薄壁套筒的中心轴上设置有芯轴，该芯轴的两端分别与薄壁套筒两端的支撑板中心处连接，且芯轴上间隔套装有若干圆盘，每个圆盘与薄壁套筒的内壁之间设置有o型橡胶圈阻尼器或o型金属丝阻尼器；

薄壁套筒的开口端与对应的支撑板和带花键套筒的一端紧固在一起，带花键套筒的另一端周向上套装有金属膜片，金属膜片的外侧通过层压板与对应的半联轴器夹持在一起。

本发明进一步的改进在于，芯轴上套装有三个圆盘，分别为第一圆盘、第二圆盘和第三圆盘，三个圆盘的位置为转子第1、2阶临界振型的振动幅值最高点。

本发明进一步的改进在于，每个圆盘的周向开设有槽，o型橡胶圈阻尼器或o型金属丝阻尼器设置在该槽内。

本发明进一步的改进在于，每个圆盘均通过定位螺母固定在芯轴的轴肩处。

本发明进一步的改进在于，还包括定位金属膜片套筒，其用于将金属膜片轴向定位在带花键套筒上，且定位金属膜片套筒通过圆螺母定位在带花键套筒上。

本发明进一步的改进在于，金属膜片为通过若干个薄膜片叠合成的膜片组。

本发明进一步的改进在于，工作时，两个半联轴器中的一个用于与转子连接，另一个用于与电动机连接。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供了一种应用于高速大功率工况的低振膜片联轴器，其中圆盘周向的阻尼器装置用以增加套筒与芯轴的阻尼，吸收薄壁套筒的部分振动能量，降低薄壁套筒过临界时的振动幅度；另外薄壁套筒的支撑结构，提高联轴器自身的支撑刚度，保证膜片联轴器的稳定性。

薄壁套筒在高速转动过程中会过临界，为了降低过临界时的共振幅度，在薄壁套筒内加上一个芯轴，称为芯轴，芯轴上添加若干个圆盘(本发明以三个圆盘的设计为例)，并且圆盘周向套有o型橡胶圈或o型金属丝阻尼器，在圆盘与薄壁套筒之间有相对运动趋势时进行抑振，吸收套筒部分振动能量。

膜片联轴器刚度小，再结合长的套筒结构，使联轴器整体刚度很低，在航空发动机的测试实验中对转子系统的动、静力学特性影响较小，这使得测量结果更接近转子系统的真实值。

工作时，两个半联轴器分别与设备转子和电动机相连接，电动机通过膜片联轴器传递给转子动能，半联轴器的端部有定位轴肩，对膜片有轴向定位作用。半联轴器的内安装孔有一定锥度，以便安装转子，而且在转子高速转动时具有自调心功能。

金属膜片是膜片联轴器的关键部件，本发明中膜片组由若干个薄金属膜片叠合而成，通过它来传递转矩和运动。在转子运动过程中，膜片联轴器中的金属膜片发生弹性变形来弥补两轴线的相对位移，可以缓冲减振，避免共振。

综上所述，本发明提供的一种应用于高速大功率工况的低振膜片联轴器，能够传递大功率扭矩，且不会影响被测转子的动、静特性，同时可以增大薄壁套筒的有效阻尼，降低套筒在高速运转过程过临界时的振动幅度，具有减振、抑振功能。采用该结构的膜片联轴器，可显著提高联轴器及转子系统的安全性及稳定性。

附图说明

图1为本发明一种应用于高速大功率工况的低振膜片联轴器的结构示意图。

附图标记说明：1是半联轴器，2是第一螺栓，3是金属膜片，4是第二螺栓，5是薄壁套筒，6是第一圆盘，7是第二圆盘，8是第三圆盘，9是芯轴，10是层压板，11是圆螺母，12是定位金属膜片套筒，13是定位螺母，14是o型橡胶圈阻尼器或o型金属丝阻尼器，15是支撑板，16是带花键套筒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，本发明提供的一种应用于高速大功率工况的低振膜片联轴器，包括半联轴器1、金属膜片3、带花键套筒16、层压板10、定位金属膜片套筒12、薄壁套筒5、o型橡胶圈阻尼器或o型金属丝阻尼器14、第一至第三圆盘6-8、芯轴9和支撑板15。

图1为低振动高速大功率膜片联轴器应用在大型旋转转子中，两个半联轴器1一端连接转子，另一端连接电动机，两轴安装过程中允许小幅度不对中，能够传递较大的扭矩。

金属膜片3安装在带花键套筒16上，通过定位金属膜片套筒12轴向定位，防止金属膜片3沿轴向抖动，定位金属膜片套筒12通过圆螺母11定位在带花键套筒16上，且防止轴向移动，金属膜片3有更好的定位。金属膜片3通过若干个薄膜片叠合成膜片组，具有大的弹性变形来弥补两轴线的相对位移。

带花键套筒16、支撑板15和薄壁套筒5通过第二螺栓4相连，带花键套筒16的周向上套装有金属膜片3，金属膜片3的外侧通过第一螺栓2、层压板10与对应的半联轴器1夹持在一起，且带花键套筒16上有定位支撑板15的轴肩，支撑板15上有定位薄壁套筒5的轴肩，支撑板15是为了芯轴9而设计的，薄壁套筒5在高速运转过程中容易发生共振，因此本发明为了减少薄壁套筒5振动幅值，而设计第一至第三圆盘6-8圆周上套有o型橡胶圈阻尼器或o型金属丝阻尼器14(高速重型用金属丝阻尼器)。通过圆盘与薄壁套筒5的相对运动，使o型橡胶圈阻尼器或o型金属丝阻尼器14发挥作用，降低薄壁套筒5的振动幅度。

本发明的工作过程如下：

由于低振动高速大功率膜片联轴器在高速转动时，薄壁套筒5会发生过临界的共振。为了降低振动幅度，在薄壁套筒5内安装有芯轴9，芯轴9上安装有第一至第三圆盘6-8，通过轴肩和定位螺母13轴向固定，圆盘周向开有槽，槽内安装有o型橡胶圈阻尼器或o型金属丝阻尼器14，来降低薄壁套筒5的振动从而增加低振动高速大功率膜片联轴器的稳定性。o型橡胶圈阻尼器或o型金属丝阻尼器14来增加支撑系统的阻尼，吸收系统一部分振动能量，从而降低振动幅值。另外加圆盘能够增加系统的支撑，提高低振动高速大功率膜片联轴器稳定性。