齿式联轴器不对中故障研究

在研究齿式联轴器不对中故障机理的基础上，借助虚拟仿真技术，建立了风机系统虚拟样机模型，并对齿式联轴器不对中故障进行多工况研究，给出了齿式联轴器的不对中故障规律。
　　转子不对中是指由于机械的制造、安装误差、机组沉降不均及受载或温度变化后的各种变形，使机器在工作状态时驱动轴的轴线与从动轴的轴线产生轴线的对中位移误差，常见的转子不对中有：平行不对中、角度不对中、综合不对中。转子不对中造成转子的弯曲及在轴承中的附加载荷，致使各轴承间的载荷重新分配，引起机组强烈共振。
　　主要研究平行不对中，利用虚拟仿真技术，通过嵌入Hertz接触理论建立风机系统的虚拟样机模型，为基于虚拟样机的旋转机械故障的诊断的可行性研究提供了依据。
　　在对模型中齿式联轴器的处理过程中，两半联轴器与外齿套施加实体接触，需要大量的计算时间，并由于矩阵奇异而导致求解失败，所以对齿轮啮合沿齿宽方向的偏差进行了简化处理，把沿齿宽的面接触简化为线接触，其轮齿的齿廓线是用ADAMS中的样条曲线拟合工具生成的，并通过修改曲线的参考点坐标，把曲线嵌入到实体零件中。
　　齿式联轴器平行不对中制的是两半联轴器的轴心线不在同一条直线上，而是相互平行保持一段距离，在旋转状态下产生振动响应。
　　根据Hertz接触理论和齿式联轴器的主要参数，计算出轮齿啮合刚度k为15.067e+5N/mm/3/2,阻尼系数Damping为3000N.s/mm,碰撞力指数为1.5，穿透深度为0.1.阻尼系数为0.1，对于渐开线齿轮，其工作过程中齿廓啮合点的位置是变化的，由于各啮合点的曲线半径随着节点啮合处的曲率半径上下波动，因此R是一个变量，考虑到齿轮的齿高和分度圆半径比较小，变动范围不大，故在计算中近似以分度圆上的值来代替。
　　通过对风机转子系统的不对中故障进行的动力学仿真分析，得出结论：
　　（1）在齿式联轴器不对中故障的情况下，转子系统在振动中除基频外，还有2倍、3被、4倍、5倍的情况。
　　（2）对于2倍频分量，其幅值随着不对中量的增加而增大。
　　（3）轴心轨迹随着不对中量的增大，逐渐由正常时的圆形过渡为类似香蕉形。
　　（4）齿式联轴器的碰撞力，其幅值与不对中量成正比，随着不对中量的增加，力幅值线性增大。
　　详细分析了齿式联轴器的不对中故障机理，在此基础上，利用虚拟样机的仿真技术建立了该风机的样机模型，进行多工况下的仿真分析，提取其特征信号，通过时域的波形图、FFT频谱图，数据、曲线图和轴心轨迹进行分析。得到不对中故障规律，仿真结果和理论分析比较，其结果相互吻合，证实了仿真结果的正确性。