[實用新型]均勻接觸應力液壓聯軸節

有效

• 申請號: 201520798076.3
• 申請日: 2015-10-15
• 公開（公告）號: CN205080550U
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 趙振宇;崔利民;陳波;鄒義;李楊;司黎明;王曉軍;李云龍
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0四研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

技術領域

本實用新型涉及一種液壓聯軸節，尤其是一種均勻接觸應力液壓聯軸節及其均勻接觸應力液壓聯軸節的優化方法。

背景技術

隨著船舶的大型化發展趨勢，船舶噸位越來越大，主機功率不斷提高，單軸傳遞的扭矩和推力也越來越大。相應的，對于起到聯接軸系傳遞推力和扭矩功能的液壓聯軸節而言，對其傳遞扭矩和推力的指標要求也越來越高，但同時出于總體的考慮，對聯軸節的尺寸和重量的要求也越來越苛刻。單純依靠放大聯軸節物理尺寸的方法來提高其性能指標的技術路徑越來越窄，制造加工的難度也越來越大。目前迫切需要在應用原理技術層面上的創新來突破發展的障礙。

針對上述發展趨勢，國內外液壓聯軸節生產商均推出了增摩型液壓聯軸節產品，較傳統型相比增摩型產品有效提高了液壓聯軸節單位重量的傳扭能力。但是無論增摩型還是傳統液壓聯軸節外套與內套接觸邊界存均在較高應力集中現象，在液壓聯軸節的裝拆過程存在內外套發生粘咬的風險，導致零件甚至整套產品的報廢。本實用新型即是在原有聯軸節外套的設計基礎之上建立參數優化方法，對外套與內套接觸的端部進行優化，減小內套外套接觸邊界處的應力集中度，提高液壓聯軸節的裝拆可靠性和疲勞壽命。

發明內容

本實用新型是要提供一種可以有效減小接觸邊界應力集中度的均勻接觸應力液壓聯軸節，在滿足液壓聯軸節傳力要求的前提下，減小液壓聯軸節的外套與內套之間的最大接觸壓力。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：一種均勻接觸應力液壓聯軸節，其上外套分別設有靠近油腔端部的卸荷槽和遠離油腔端部的卸荷槽，所述卸荷槽具有使內套與外套的接觸邊界處應力應力集中有效降低，同時不降低液壓聯軸節傳遞軸系載荷能力，所述外套靠近油腔端部的卸荷槽尺寸為：外套厚度T＝46.6mm，倒角深度h＝18mm，傾斜角度α＝11.5°，倒角半徑R₁＝15mm，倒角半徑R₂＝4mm；優化后的外套遠離油腔端部的卸荷槽尺寸為：開槽位置Location＝386mm，傾斜角度β＝26°，開槽深度h₃＝6mm，倒角半徑R₃＝3mm。

本實用新型的有益效果是:

本實用新型通過非線性接觸有限元分析方法和優化方法相結合的方式，對液壓聯軸節的外套進行優化設計，使得到外套與內套接觸的端部應力集中度大幅減小，從而有延長和效提高了液壓聯軸節的使用壽命與可靠性。在液壓聯軸節傳遞的設計推拉力和扭矩不降低的前提下，在原理技術層面上進行創新性，減小了液壓聯軸節內套與外套的應力集中度，設備重量也得到了一定程度的減輕，延長了液壓聯軸節的使用壽命。由于接觸邊界處應力峰值減小，拆裝過程內套外套相對滑移時的接觸壓力減小，因此降低了發生粘咬故障的可能性，提高了其裝拆可靠性。

附圖說明

圖1為聯軸節系統示意圖；

圖2為圖1中A處的外套大端優化模型示意圖；

圖3為圖1中B處外套小端優化模型示意圖；

圖4為油腔端部卸荷槽尺寸圖；

圖5為遠離油腔端部卸荷槽尺寸圖；

圖6為疏密網格外套內套接觸壓力對比圖；

圖7為三維體單元與二維軸對稱單元的比較圖；

圖8為ANSYS與Isight的集成示意圖；

圖9為ANSYS與Isight數據流程圖；

圖10為優化前后外套-內套接觸應力曲線對比圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明

本實用新型的液壓聯軸節結構如圖1至圖3(圖2、3為圖1中A、B處的參數優化結構示意圖)所示，1、2分別為液壓聯軸節的外套和內套。根據其結構特點對原始無卸荷槽結構的外套零件進行參數優化設計，尋求使得夾持力均勻的最優外套結構。本實用新型通過非線性接觸有限元分析方法和優化方法相結合的方式，對液壓聯軸節的外套進行優化設計，使得外套與內套接觸的端部應力集中減小，從而有效延長和提高液壓聯軸節的使用壽命與可靠性。圖4～圖5給出了優化設計后，靠近油腔端部和遠離油腔端部的卸荷槽的具體尺寸，按照這個尺寸設計的聯軸節其外套的接觸應力小，同時能夠滿足傳遞軸系載荷的要求。