大型船舶轴系液压联轴器强度与抗冲击性能仿真分析开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1. 目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1. 研究目的

主动力装置是舰船最重要的设备之一。其输出的功率经传动装置和轴系带动螺旋桨,推动舰船前进。主动力装置通常包括主机、传动设备、舰船轴系和推进器等,其任务是产生推进动力,经由传动设备和轴系传动,通过推进器推动舰船正常航行。因此,舰船主动力装置的可靠性和稳定性都直接影响到舰船的正常运行。船舶推进轴系是船舶动力系统的一个重要组成部分,它包括从主机输出端推力轴承直到螺旋桨之间的传动轴以及轴上的附件。轴系在冲击载荷下的位移响应和轴承座的应力大小直接关系到船舶动力系统的生存能力。

联轴器是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中,有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成,分别与主动轴和从动轴联接。船舶系统和设备的抗冲击性能是非常重要的性能,必须在论证和设计阶段就进行评估和预测。液压联轴器是重要的轴系传扭件,在应用于船舶、轧机、汽轮机等设备上将承受复杂的动载荷,研究液压联轴器的动力学特性具有重要意义。

1.2. 研究意义

在重型机械,特别是舰艇船舶以及大型化工机械等设备中,联轴器的工作性直接影响到整台设备或机组的工作情况。由于这些设备需要传递的扭矩往往很大,而且越来越大,所以,所要求的联轴器的尺寸也越来越大,对联轴器的工作性能和使用寿命的要求也不断提高。一味增加轴的半径,一方面会增加整个设备的尺寸,使设备变得庞大、笨重,还会增加生产成本;另一方面,单纯的靠增加轴的径向尺寸并不能得到理想的效果,并不能很好的解决问题。

大型联轴器在工作过程中要求能够长期稳定运行。为保证所联接两轴的同心度、避免振动,一般大型的联轴器与轴的配合都采用过渡配合或过盈配合。较小尺寸的联轴器,靠机械敲打或推压等方式可以将联轴器与轴装配起来,但往往在装配过程中把联轴器套筒内壁和轴拉毛,而大型的联轴器靠机械敲打根本就不能装配。为避免拉毛和装配困难,大型联轴器在安装过程中一般采用热套或温差法进行装配。联轴器的维修拆卸更困难,强行的拆卸常常将联轴器和轴损坏,轻者也要把联轴器套筒内壁和轴拉毛,而且往往要花费很长的时间,严重影响设备的正常运行,并带来重大的经济损失。

与传统联轴器相比,液压联轴器利用过盈配合产生的摩擦力来传递扭矩和轴向力,具有结构简单、装拆方便和传扭能力强等优点。被连接的轴上不用开键槽,也不用安装键,通过很高的油压将轴壳弹性扩大后装配到轴上,油压释放后轴壳收缩,使轴和联轴器轴壳之间形成过盈配合,达到牢固连接的目的。液压联轴器在高压(60Mpa-120MPa)情况下长期运行的一种新型传动件,其所传递的扭矩与压力成正比。对提高传动设备的安全性和可靠性具有重要意义,目前已广泛应用于工程实践。液压联轴器的应用很好的解决了上述问题。液压联轴器最初应用于舰艇和船舶,现在也越来越广泛的应用于其他各个行业,并取得了良好的效果,具有很高的推广价值。

80%-90%的实验船、科考船、海巡船、拖轮、客滚船、挖泥船等特殊用途工程船的中间轴和艉轴连接形式通常采用液压套筒式联轴器联接,而且该结构形式在工程船中的运用呈现越来越广泛的趋势。

1.3. 国内外研究现状分析

1.3.1. 液压联轴器

如图1.1,液压联轴器主要由内套、外套、密封环、活塞压环和螺栓等零部件组成。内套较薄,是单独的一个零件,内套内表面呈圆柱面,圆柱面上会开有螺旋环槽,用来储油和容屑,以保护内表面和轴的外表面;内套外表面呈锥面,锥度很小(一般为1:80-1:100)。

图1.1 液压联轴器结构组成和工作原理图

1-内套;2-外套;3、4-螺孔;5-密封环;6-活塞压环;7-螺栓

外套较厚,而且现在多是双层组合式外套部件,由外套内层和外套外层组成。

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