汽轮发电机联轴器有限元分析计算

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翻新时间：2023-03-05

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汽轮发电机联轴器有限元分析计算

【摘要】针对某汽轮发电机联轴器，采用过盈和周向均布圆锥键的联结结构，使之和轴共同旋转以传递扭矩。采用有限元分析软件ANSYS，采用Solid单元离散联轴器的结构，建立联轴器有限元仿真分析的实体模型，对模型施加适当的边界条件，分析计算得出联轴器与轴配合的紧量，联轴器、轴和圆键的最大综合应力，并对联轴器、轴和圆键进行强度考核，为联轴器的设计提供依据。

【关键词】汽轮发电机；联轴器；紧量；强度

1、引言

联轴器是机械传动中一种常用轴系部件，在发电机运行中起着传递运动和扭矩的作用，如果在联轴器和轴上有沟槽，并且联轴器和轴是紧配合，联轴器和轴上这些几何形状不连续和紧配合所产生的接触应力，在联轴器和轴上引起较名义应力大得多的局部应力，因此必须对联轴器和轴进行强度校核。某汽轮发电机联轴器结构采用过盈和周向均布圆锥键的联结型式，根据非线性接触理论，采用有限元分析方法，对联轴器在扭矩作用下，根据联轴器运行工况对其进行静强度分析。最后计算得出联轴器与轴配合的紧量值，联轴器、联轴器、轴和圆键的应力分布情况，同时进行强度考核，结果证明联轴器的设计符合强度要求。

2、机组主要设计参数

额定转速 3000转/分

额定扭矩 5.7E8N.mm

最大两相短路扭矩 3.9E9N.mm

轴材料屈服极限 σs1=750MPa

联轴器材料屈服极限 σS2=1000MPa

圆键材料屈服极限 σS3=1000MPa

3、联轴器与轴配合紧量计算

设联轴器和轴的分离转速为nf=4800转/分。

4、有限元分析计算

联轴器结构和载荷具有载荷周期对称的特点，取联轴器结构的1/n建立有限元模型。联轴器、圆键和轴采用接触方式，在1/n之一边界处施加周期对称约束。在联轴器的法兰外圈上加扭矩，并对整个模型施加3000转/分的转速。联轴器的强度计算考核额定运行和两相短路两种工况

4.1额定工况有限元分析结果