[发明专利]均匀接触应力液压联轴节及其优化方法

说明书

本发明涉及一种均匀接触应力液压联轴节及其优化方法，外套分别设有靠近油腔端部的卸荷槽和远离油腔端部的卸荷槽，优化后的外套靠近油腔端部的卸荷槽尺寸为：外套油腔厚度T=46.6mm，倒角深度h=18mm，倾斜角度α=11.5°，倒角半径R₁=15mm，倒角半径R₂=4mm；优化的外套远离油腔端部的卸荷槽尺寸为：开槽位置（圆弧圆心到轴系轴心线的距离）Location=386mm，倾斜角度β=26°，开槽深度h₃=6mm，倒角半径R₃=3mm。本发明通过非线性接触有限元分析方法和优化方法相结合的方式，对液压联轴节的外套进行优化设计，使得外套与内套接触边界处应力集中度大幅降低，同时能液压联轴节的设计传递轴系载荷能力不降低。

技术领域

本发明涉及一种液压联轴节，尤其是一种均匀接触应力液压联轴节及其均匀接触应力液压联轴节的优化方法。

背景技术

随着船舶的大型化发展趋势，船舶吨位越来越大，主机功率不断提高，单轴传递的扭矩和推力也越来越大。相应的，对于起到联接轴系传递推力和扭矩功能的液压联轴节而言，对其传递扭矩和推力的指标要求也越来越高，但同时出于总体的考虑，对联轴节的尺寸和重量的要求也越来越苛刻。单纯依靠放大联轴节物理尺寸的方法来提高其性能指标的技术路径越来越窄，制造加工的难度也越来越大。目前迫切需要在应用原理技术层面上的创新来突破发展的障碍。

针对上述发展趋势，国内外液压联轴节生产商均推出了增摩型液压联轴节产品，较传统型相比增摩型产品有效提高了液压联轴节单位重量的传扭能力。但是无论增摩型还是传统液压联轴节外套与内套接触边界存均在较高应力集中现象，在液压联轴节的装拆过程存在内外套发生粘咬的风险，导致零件甚至整套产品的报废。本发明即是在原有联轴节外套的设计基础之上建立参数优化方法，对外套与内套接触的端部进行优化，减小内套外套接触边界处的应力集中度，提高液压联轴节的装拆可靠性和疲劳寿命。

发明内容

本发明是要提供一种可以有效减小接触边界应力集中度的均匀接触应力液压联轴节及其优化方法，在满足液压联轴节传力要求的前提下，减小液压联轴节的外套与内套之间的最大接触压力。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种均匀接触应力液压联轴节，其上外套分别设有靠近油腔端部的卸荷槽和远离油腔端部的卸荷槽，所述卸荷槽具有使内套与外套的接触边界处应力应力集中有效降低，同时不降低液压联轴节传递轴系载荷能力，所述外套靠近油腔端部的卸荷槽尺寸为：外套厚度T＝46.6mm，倒角深度h＝18mm，倾斜角度α＝11.5°，倒角半径R₁＝15mm，倒角半径R₂＝4mm；优化后的外套远离油腔端部的卸荷槽尺寸为：开槽位置Location＝386mm，倾斜角度β＝26°，开槽深度h₃＝6mm，倒角半径R₃＝3mm。

一种均匀接触应力液压联轴节的优化方法，其步骤为：

(1)建立联轴节数学优化模型

进油腔端部优化数学模型为：

min press_max

s.t.press_min≥press_average

20≤T≤65

10≤h≤25

10≤R₁≤25

0≤R₂≤15

0°≤α≤25°

远离油腔端部的优化数学模型为：

min press_max