محاسبه سفتی و تنش ناشی از نامیزانی در کوپلینگ‌های چند دیافراگمی با استفاده از روش تحلیلی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، تهران- دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 استادیار، تهران- دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

کوپلینگ‌های دیافراگمی نوع ویژه‌ای از کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر تجهیزات دوار هستند که به منظور کاهش بارهای منتقل شده به تجهیزات و تنشهای ایجاد شده در دیافراگم‌ها ناشی از نامیزانی، بجای یک دیافراگم ضخیم، بصورت چند دیافراگم نازک طراحی می‌شوند. با توجه به تعدّد بارهای وارده به این کوپلینگ‌ها و نیاز به تحلیل‌های متنوع همچون استاتیکی، دینامیکی، مودال، حرارتی، خزش و خستگی و ترکیب آنها با یکدیگر، و همچنین نیاز به سطح پایین تنش در عین انعطاف پذیر بودن آنها، فرآیند طراحی آنها پیچیده، زمانبر و بصورت تکراری انجام می‌گیرد. بسیاری از این آنالیزها تنها با ابزار المان محدود قابل حل است. در عین حال چنانچه بتوان حلّ تحلیلی برای برخی از آنها ارائه داد، ضمن کاهش زمان فرآیند طراحی، بهینه سازی بسیار ساده‌تر و سریعتر خواهد بود. در این تحقیق ضمن یافتن حلّ تحلیلی دقیق برای محاسبه تغییر شکل و تنش در دیافراگم‌ها تحت نامیزانی محوری و زاویه‌ای، روابط دقیقی برای محاسبه سفتی محوری و زاویه‌ای کوپلینگ‌های چند دیافراگمی ارائه می‌گردد. در پایان با مقایسه حلّ تحلیلی و حلّ المان محدود، صحت حلّ تحلیلی نشان داده شده و بحرانی ترین نقطه دیافراگم‌ها از لحاظ سطح تنش که در طراحی خستگی بایستی مبنای طراحی قرار گیرد، نیز تعیین می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Piotrowski J (2007) Shaft alignment handbook. 3 edn. Taylor & Francis, Boca Raton.

[2] Mancuso JR (1999) Couplings and Joints: design, selection & application. Taylor & Francis, New York.

[3] Forsthoffer WE (2011) Best practice handbook for rotating machinery. Elsevier, Butterworth-Heinemann.

[4] Corcoran J, Lyle D, McCormack P, Ortel T (2007) Advances in gas turbine couplings. Proceedings of the thirty-sixth turbomachinery symposium.

[5] Ameridrives Couplings, A member of the altra industrial motion group, ameriflex® diaphragm couplings high speed, high performance design. Access in 5th June 2016, http://www.ameridrives.com.

[6] Youping ZZ, Xiaocheng C  (1996) Calculation of stresses and rigidity for new type elastic diaphragm coupling. J Wuhan Automot Polytech Univ 2. (In Chinese)

[7] Zhu KK, Zhu RP (2008) An analytic solution of stress and strain of diaphragm coupling under pure torsion. J Nat Sci 12. (In Chinese)

[8] Xuan Q, Guo H (2004) The mechanics analysis and the twisting stress formula establish of the flexible diaphragm coupling. Mach Design Manu 04. (In Chinese)

[9] Chen WP, Ma YM (2010) Performance analysis of the axial stiffness of diaphragm coupling. Ship Eng 01(In Chinese).

[10] Zhu KK, Zhu RP (2008) An analytic solution to asymmetrical bending problem of diaphragm coupling. Appl Math Mech-Engl 29(12): 1643-1649.

[11] Kazuya M, Mitsuo N, Hirokazu S (2003) Effect of the diaphragm shape of diaphragm coupling on shaft reaction force and moment. Nihon Kikai Gakkai Nenji Taikai Koen Ronbunshu 1: 333-334. (In Japanese)

[12] He YL, Liao H, Du J, Zheng Q (2008) Strength and fatigue finite element analysis of diaphragm in diaphragm coupling. Machin Electron 05. (In Chinese)

 

 

[13] Kim K, Yoo CH (2010) Analytical solution to flexural responses of annular sector thin-plates. Thin Wall Struct 48(12): 879-887.

[14] Tokovyy YV, Ma CC (2009) Analytical solutions to the planar non-axisymmetric elasticity and thermoelasticity problems for homogeneous and inhomogeneous annular domains. Int J Eng Sci 47(3): 413-437.

[15] Aghdam MM, Mohammadi M, Erfanian V (2007) Bending analysis of thin annular sector plates using extended Kantorovich method. Thin Wall Struct 45(12): 983-990.

[16] Ventsel E, Krauthammer T (2001) Thin plates and shells, theory, analysis, and applications. Marcel Dekker, New York.