船液压联轴节拉伤故障分析-精品文档.docx

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1、船液压联轴节拉伤故障分析（机电设备）2014年第二期1故障复原分析1.1约束条件及载荷施加针对上述故障分析结论在有限元软件中进行故障复原分析。建立活塞螺母改良前后和无螺母四种构造液压联轴节的有限元分析模型，边界条件如图4所示，轴与内同左侧端面约束其轴向位移。应用外套位移量和轴向活塞中油液压强同步加载方式模拟液压联轴节的安装和拆卸经过如图5所示，0到1为安装经过，1到0为拆卸经过。对液压联轴节的各零件进行网格划分，如图6图8所示。图6中红色区域为内套与外套端面接触的应力集中区域即是故障发生区域，取该区域外套边缘上一节点为检测点，监控不同螺母构造形式下该点在安装和拆卸经过中的应力变化，进而分析故障

2、发生的原因。1.2分析结果通过计算得到应力和变形结果如图9图10。图9为不同螺母构造的液压联轴节外套检测点在外套“上爬和“下退经过中等效应力随位移量的变化曲线。从图中能够看出外套在“上爬、“下退经过中等效应力在存在波动的现象，这是由于外套在“上爬、“下退经过中，位于活塞腔处薄壁内套遭到螺母与外套的牵拉作用，同时随着外套的轴向移动内套遭到外套的箍紧力不断变化，又由于内套与轴存在间隙，所以薄壁套会随外套的移动发生不规则的翘曲，这种翘曲导致了外套小端接触应力随外套轴向位移而发生波动。在“上爬和“下退经过中改良螺母1、2的接触压力和等效应力曲线几乎重合；原始螺母和无螺母的接触压力和等效应力曲线几乎重合

3、。由于外套的翘曲和“下退经过中内套受压在外套“下退方向构成微小台阶使得下退受阻，因而下退经过中改良螺母1、2和原始螺母、无螺母构造外套关注点的最大接触压力分别为500MPa、380MPa较上爬经过最大接触压力分布高出228MPa、140MPa。改良螺母1、2和原始螺母、无螺母构造外套关注点的最大等效应力高达750MPa外套屈从强度为750、530MPa较上爬经过高出200MPa、110MPa。从图10中能够看出，四个液压联轴节计算模型在安装到位时外套最大等效应力出现的位置一样，由于螺母构造差异导致最大等效应力数值有所偏差。内套与外套接触边界、螺母受压面与内套连接处附近的等效应力分布及变形状态受

4、螺母构造影响较大。与无螺母模型相比，内套在外套箍紧力、油腔压力、和螺母径向位移约束的综合影响下构成波浪扭曲变形。三个螺母由于端面受压时刚度不同，因此内套的扭曲变形有所差异。从变形状态和应力分布能够看出，在安装终了时刻，原始螺母受力和变形状态最优，改良螺母2构造次之，改良螺母1效果最差，但改良螺母1和改良螺母2的结果相差不在10MPa以内。由此可见螺母刚度对安装终了时刻构造的应力和变形分布影响很大。2结论通过上述分析，该起事故的发生是由于螺母轴向刚度的降低导致内套活塞腔部分发生过度扭曲变形致使安装和拆卸经过中接触应力增大而引起。根据上述结论应用原始螺母进行试验，拉伤故障得到了消除。所以将螺母构造恢复到原始状态是必要的。同时对于活塞腔的径向高度、螺母的轴向厚度和内套与轴的间隙要保持在某一水平，来保证内套活塞腔部分不会发生过大的扭曲变形，进而保证液压联轴节产品的安装和拆卸性能。