汽輪機主油泵膜片聯軸器需要解決的主要問題

目前國內對于膜片聯軸器的   還十分有限，膜片聯軸器在轉矩和離心力載荷分別單獨作用下膜片上的應力分布，并且分析比較了它們的變化對膜片上應力大小的影響及其影響程度。計算結果表明：轉矩增加時各點上的應力值皆增加，但其數值變化不大，即轉矩變化對膜片上應力大小影響不大，轉矩載荷在膜片中產生的應力值與膜片層數成反比，因此可根據轉矩的小來估算膜片層數。轉速變化是影響膜片上應力大小的主要因素。對于離心力載荷，關鍵是要處理好約束條件，這主要視螺栓及其聯接部件的質心位置、質量大小和剛度強弱而定。剛性越大，螺栓的變形越小。對膜片螺孔內半圓周的約束增加，應力下降；反之，對膜片螺孔外半圓周的約束增強時，應力值增大。因此，使用轉速越高，就應將螺栓及其聯接部件的剛度設計得越大。

再則盡量將螺栓聯接件的總質心落在膜片組件中間膜片與螺栓軸線交點附近，在設計時   對膜片的應力進行分析計算，以確保使用   。其計算結果對膜片聯軸器膜片組的設計具有參考作用。同時還對膜片聯軸器的振動特性做了   ，   結果表明：膜片聯軸器軸向固有頻率較低，因而運行中產生軸向共振的可能性較小。聯軸器存在不平衡時，系統固有頻率降低，且不平衡量越大，固有頻率越低。因此，要提高聯軸器的轉速，   提高聯軸器的動不平衡精度。為了提高聯軸器平衡精度，通常通過動平衡機對聯軸器的質量偏心進行校正，以降低其偏心質量，提高聯軸器平衡精度。

膜片聯軸器損壞是汽輪機主油泵較為常見的故障之一，膜片聯軸器故障中60%的故障與軸不對中有關。引起設備的振動、軸承的磨損、聯軸器的偏轉、汽輪機開機膨脹變形等。

引起聯軸器損壞的主要原因有兩個，動不平衡和裝配不對中。這兩種因素通常是同時存在并且共同作用的，為了降低振動和膜片聯軸器的疲勞損壞，本文對引起的膜片交變應力和聯軸器振動機理做了理論分析，提出用6孔膜片代替4孔膜片的方案，同時增加了膜片的層數，并用實際運行情況結果驗證了結構的可行性和合理性，為減小振動提高膜片壽命提出了指導性的措施。

本論文的   工作主要有以下凡個部分組成：

(1)由于裝配不對中及運行時的振動引起的軸向，角向偏差對聯軸器的壽命有著很大的影響，對膜片及附件在各種載荷作用下的應力將進行詳細的分析，并對膜片及附件結構進行了優化，   的降低了膜片的工作應力。

(2)高速旋轉時聯軸器用機組會產生很大的振動，這對聯軸器的穩定運行是一個很大的威脅，本論文對聯軸器的結構進行了特殊設計，大降低了聯軸器運行時的振動。

(3)聯軸器的螺栓是聯軸器中聯接膜片和法蘭盤的關鍵部件，是聯軸器的易損件，它的正確安裝是保證聯軸器使用性能的關鍵，本論文通過分析了螺栓的正確安裝方式，為一線的維修提供了正確的指導。

(4)為了保證膜片聯軸器的安裝和使用情況，對汽輪機滑銷也進行了優化，為聯軸器的穩定運行提供了保障。

隨著汽輪機設備的發展，汽輪機各部的動力聯接問題越來越受到行業廣泛的關注。通常通過聯軸器實現驅動軸與從動軸之間的聯接，而在實際使用中，驅動軸與從動軸必然存在各種不對中，機械運轉后，這些不對中將對機組的動力傳動和聯接造成負面影響，因此對聯軸器強度特性及動力學特性的分析   就顯得尤為重要。

如果出現顯著的動不平衡或者裝配不對中，引起的振動將是非常大的，從而使聯軸器的振動成為系統的主振源。

驅動軸與被動軸之間的相對位移由膜片材料的撓性吸收，膜片聯軸器之所以受到廣泛應用是由于它具有無需潤滑、無需維護、無噪音和失效保護性等優點，能保持不變的低不平衡量，能在較惡劣的環境下運行，可以在不干擾主、從動機械的情況下拆裝等一系列優點。

由于膜片聯軸器的膜片具有良好的撓性，可以適應各重被聯接主從件之間的軸線不對中條件。這個適應能力可以通過調整膜片聯軸器膜片組數、膜片和中間軸的結構形式來實現，因為彈性膜片具有很好的撓性，在補償主從件之間不對中時僅消耗很少的變形能量，不會對機軸造過大的負荷。

膜片聯軸器設計有保護環即軸頭墊片結構，即使在整組膜片完全失效的情況下，保護環也可以防止中間軸產生很大的徑向位移。

因不存在周向和徑向間隙，所以不會發生劇烈摩擦磨損，也就可以長期維持原有的動平衡狀態。通過合理的設計和使用條件，在無需潤滑軸旋轉零部件情況下，結構上的對稱性可使得聯軸器自身平衡。所以一般經過動平衡的膜片聯軸器，可以在整個的運行周期內保持動平衡狀態。

出于結構上的特點，膜片聯軸器能適應大多數工作環境，可運行在0℃以下的低溫，也在高于300℃以上環境下運行：當零部件采用俐蝕材料，就可以在腐蝕性大氣環境下運行；其結構基本不受環境大氣壓強影響，所以可在高原或真空條件下運行，也可運行在高壓密閉容器內；膜片彈性良好本身具有的吸振隔振效果，可承受各種振動和沖擊。本文   的聯軸器工作在40~45℃油溫環境下。

無中間軸的膜片主油泵聯軸器就是一個智能撓性軸，對于多支點支撐剛度比較大的旋轉軸，可利用無中間軸聯軸器把其分 解成數個雙支撐串聯系統，從而降低其整體剛度，既可以降低對支撐點同軸性要求，以減少發生過定位約束條件，同時轉子剛度降低也可以使固有頻率發生改變。

膜片聯軸器典型軸向剛度曲線，軸向剛性在起始位置零偏轉時為零，隨著偏斜量增大而呈非線性增加。這種非線性彈性特性具有很明顯的失諧減振阻尼效果，不容易導致逐漸增強的共振，所以膜片聯軸器發生大幅度軸向振動的可能性很小，這使得此類聯軸器可以適應于汽輪機主油泵部分軸向串動較大的環境。

由于膜片聯軸器的本身質量低，而且金屬膜片具有很好的撓性，運轉時聯軸器對被聯接機組的附加載荷小，因此膜片聯軸器后可以   主油泵系統整體的支承負荷。由于汽輪機機組運行時是動態的，位移是連續發生，具有時域特征。

膜片聯軸器零部件之間是無間隙聯接，在工作時幾乎沒有任何摩擦和滑動損失，在結構上具有比較大的周向剛度。