【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法及模型。
技術介紹
1、膜片式聯軸器兩端常使用脹緊套與連接軸進行連接，脹緊套分為內套和外套，通過錐面相互配合，當外套受螺栓拉力而軸向移動時，內套孔會因受壓縮而縮小，從而與軸相互壓緊，壓緊后產生的摩擦力可以用于傳遞所需的扭矩和軸向力，如圖1所示。
2、目前脹緊套結構的設計和校核，大多是使用理論計算方法，例如《圓錐過盈配合的計算和選用》(gb/t?15755)，本專利技術創造性發現此方法有以下缺點：a.將內外套和軸看做理想圓環體和圓柱體，忽略了零件結構不均勻的影響；b.在對錐面進行面壓計算時，將圓錐面等效為圓柱面，與實際錐面情況有所差異；c.在計算零件強度時沒有考慮轉速產生離心力的影響；d.在計算面壓時轉速的影響是近似計算的。
技術實現思路
1、基于以上情況，本專利技術提出了一種基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法及模型，利用有限元計算工具，對設計的脹緊套進行校核和調整。
2、為解決上述問題，本專利技術所采取的技術方案是：
3、為了實現進行更合理的分析，一種基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，基于脹緊套組件及電腦；脹緊套組件包括用于套裝在連接軸的內脹套以及在內脹套上套的外脹套；外脹套與內脹套之間具有圓錐面；電腦安裝有有限元計算軟件；在電腦對脹緊套組件進行三維成像；在內脹套內孔具有圓柱面；
4、校核方法包括以下步驟；
5、步驟一，分別獲取內脹套及外脹套的參數值；參數值包括外脹套
6、步驟二，基于有限元計算軟件，首先，生成脹緊套組件的模型，并設置尺寸參數值；然后，使用有限元計算軟件對模型進行有限元加載求解；
7、步驟三，分析完成后，有限元計算軟件自動輸出分析結果，當分析結果不滿足設計要求，則根據輸出的分析結果調整輸入對應參數，再次進行分析，直至對應的有限元分析加載約束參數值滿足設計要求。
8、作為上述技術方案的進一步改進：
9、為了是真實模擬，克服現有方法的不足，在步驟二參數值輸入中，建模考慮圓錐面的錐角公差、參數值尺寸公差和粗糙壓平量；
10、尺寸參數值包括圓錐面的半錐角β，內脹套半錐角的下極限尺寸β_1，外脹套半錐角的上極限尺寸β_2；內脹套錐面最小直徑的下極限尺寸d_1i，外脹套錐面最小直徑的上極限尺寸d_1a；內脹套法蘭外圓直徑d_2i，外脹套外圓直徑d_2a；錐面作用面軸向長度l_f，外脹套最大軸向允許移動距離dl_f，內脹套法蘭寬度l_h；螺栓孔的位置d_m，螺栓孔公稱直徑d_m，螺栓孔深度l_m，螺栓個數z；內脹套圓柱孔的上極限尺寸d_i，連接軸直徑的下極限尺寸d_z，連接軸的裝配尺寸l_d；其中，螺栓均布設置；
11、外脹套內錐面表面粗糙度r_z1，內脹套外錐面表面粗糙度r_z2，內漲套內圓柱面表面粗糙度r_z3，安裝軸外圓柱面粗糙度r_z4；
12、其中，對過盈連接結合面引入粗糙度壓平量修正，有限元計算軟件根據粗糙度值自動調整約束參數值；調整的方式為將結合面往內法線方向移動0.8*r_zi(i＝1，2，3，4)距離。
13、為了實現對參數的限制，還包括外套軸向移動距離l_z，錐面摩擦系數u_1，柱面摩擦系數u_2，工作轉速n_p，每個零件的密度、彈性模量、切線模量、泊松比、屈服強度。
14、為了實現對仿真真實，在步驟二約束參數值中，設置還包括摩擦系數設置及載荷和約束設置；
15、摩擦系數包括外脹套與內脹套之間圓錐面的摩擦系數u_1以及內脹套與連接軸之間圓柱面的摩擦系數u_2；外脹套右端面與內脹套法蘭左端面設置無摩擦接觸；
16、在載荷設置中，首先，分多個載荷步δfi對外脹套施加軸向位移載荷f1，釋放周向和徑向自由度，同時對內脹套右端面約束軸向位移和周向位移，釋放徑向自由度。
17、為了實現獲取所需參數實現動態測試，在步驟二中，進行有限元分析；
18、首先，模擬脹緊套組件脹緊過程的真實工況，查看在外脹套相對于內脹套給定軸向位移量下，內脹套與連接軸傳遞的扭矩和軸向力，以及外脹套、內脹套與連接軸的應力情況。
19、然后，對外脹套、內脹套、連接軸施加轉速ω；其次，對連接軸施加轉動位移或軸向位移，施加轉動位移得到脹緊套組件能夠傳遞的扭矩n，施加軸向位移得到脹緊套組件能夠傳遞的軸向力f。
20、在步驟三中，首先，分析結果輸出，將有限元分析得到的結果寫入到輸出報告中，結果包括內脹套右端面的軸向反力矩值f_m、外脹套錐面的壓力分布和等效應力分布以及塑性變形區域的深度，內脹套圓柱面的壓力分布和等效應力分布，內脹套實體的應力分布；
21、然后，進行參數值調整，根據輸出的分析結果，首先判斷傳遞載荷是否達到設計要求，若是達不到，則改變外脹套的軸向位移量或者改變圓錐面的配合公差過盈量；
22、其次，判斷外脹套的錐表面等效應力是否處于設定屈服強度內；如果超過設定屈服強度，則要判斷塑性變形深度是否處于設定安全范圍內；如果超過安全范圍，則改變外脹套的直徑、改變軸向尺寸或者更換材料；
23、再者，判斷內脹套圓柱面等效應力是否處于設定屈服強度內；如果超過設定屈服強度，則要判斷塑性變形深度是否處于設定安全范圍內；如果超過設定安全范圍，則改變內脹套的軸向尺寸或者更換材料。
24、判斷內脹套法蘭部分的等效應力s_f是否在許用應力范圍內，如果超過許用應力，則改變法蘭厚度。
25、在步驟三中，在分析完成后進入有限元分析軟件查看應力分布。
26、作為實現更好保護，一種基于有限元計算的脹緊套參數化校核模型，模型包括基于有限元計算軟件的三維成像模塊，用于在電腦對脹緊套組件進行三維成像，執行上述的方法；
27、輸入模塊，用于導入三維成像模型；
28、計算模塊，用于進行動作模擬與有限元分析；
29、輸出模塊，用于輸出有限元分析結果；
30、分析模塊，用于根據分析結果數據，反演分析結果數據的推到過程。
31、本專利技術本專利技術的優勢是：a.能夠準確反映結構不均勻性對壓緊力造成的影響；b.能夠在設計過程中得到內、外脹套和連接軸準確的應力分布情況；c.能夠準確反映轉速對結合面面壓的影響；d.將建模與分析過程編制為程序文件，進行參數化設計，提高了設計效率；e.在建模過程中考慮了錐角公差、尺寸公差和粗糙壓平量的影響；f.使用了雙線性隨動強化材料本構方程，能夠考慮材料塑性變形的影響。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：基于脹緊套組件及電腦；脹緊套組件包括用于套裝在連接軸(1)的內脹套(2)以及在內脹套(2)上套的外脹套(3)；外脹套(3)與內脹套(2)之間具有圓錐面(5)；電腦安裝有有限元計算軟件；在電腦對脹緊套組件進行三維成像；在內脹套(2)內孔具有圓柱面(4)；
2.根據權利要求1所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：在步驟二參數值輸入中，建模考慮圓錐面(5)的錐角公差、參數值尺寸公差和粗糙壓平量；
3.根據權利要求2所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：有限元分析加載約束還包括外套軸向移動距離L_z，錐面摩擦系數u_1，柱面摩擦系數u_2，工作轉速n_p，每個零件的密度、彈性模量、切線模量、泊松比、屈服強度。
4.根據權利要求3所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：在步驟二參數值中，有限元分析加載約束設置還包括摩擦系數設置及載荷和約束設置；
5.根據權利要求4所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：在步驟二中，進行
6.根據權利要求5所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：在步驟二中，對外脹套(3)、內脹套(2)與連接軸(1)施加轉速ω；其次，對連接軸(1)施加轉動位移或軸向位移，施加轉動位移得到脹緊套組件傳遞的扭矩N，施加軸向位移得到脹緊組件傳遞的軸向力F。
7.根據權利要求6所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：在步驟三中，首先，分析結果輸出，將有限元分析得到的結果寫入到輸出報告中，結果包括內脹套(2)右端面的軸向反力矩值F_M、外脹套(3)錐面的壓力分布和等效應力分布以及塑性變形區域的深度，內脹套圓柱面(4)的壓力分布和等效應力分布，內脹套(2)實體的應力分布；
8.根據權利要求3所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：在步驟三中，在分析完成后進入有限元分析軟件查看應力分布。
9.一種基于有限元計算的脹緊套參數化校核模型，其特征在于：模型包括基于有限元計算軟件的三維成像模塊，用于在電腦對脹緊套組件進行三維成像，執行權利要求1-9任一項所述的方法；
10.根據權利要求9所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核模型，其特征在于：模型包括脹緊套組件；脹緊套組件包括用于套裝在連接軸(1)的內脹套(2)以及在內脹套(2)上套的外脹套(3)；外脹套(3)與內脹套(2)之間具有圓錐面(5)；在內脹套(2)內孔具有圓柱面(4)。
...【技術特征摘要】
1.一種基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：基于脹緊套組件及電腦；脹緊套組件包括用于套裝在連接軸(1)的內脹套(2)以及在內脹套(2)上套的外脹套(3)；外脹套(3)與內脹套(2)之間具有圓錐面(5)；電腦安裝有有限元計算軟件；在電腦對脹緊套組件進行三維成像；在內脹套(2)內孔具有圓柱面(4)；
2.根據權利要求1所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：在步驟二參數值輸入中，建模考慮圓錐面(5)的錐角公差、參數值尺寸公差和粗糙壓平量；
3.根據權利要求2所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：有限元分析加載約束還包括外套軸向移動距離l_z，錐面摩擦系數u_1，柱面摩擦系數u_2，工作轉速n_p，每個零件的密度、彈性模量、切線模量、泊松比、屈服強度。
4.根據權利要求3所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：在步驟二參數值中，有限元分析加載約束設置還包括摩擦系數設置及載荷和約束設置；
5.根據權利要求4所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：在步驟二中，進行有限元分析；
6.根據權利要求5所述的基于有限元計算的脹緊套參數化校核方法，其特征在于：在步驟二中，對外脹套(3)...
【專利技術屬性】
技術研發人員：尹曉杰，李昌健，葛振濤，孫廣彤，
申請(專利權)人：青島盤古智能制造股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。