提高叠片联轴器的疲劳使用寿命有利于增强传动系统的工作稳定性。为此,建立叠片联轴器在外转矩作用下的准静态力学分析模型,掌握了叠片危险部位的应力变化规律;利用S-N曲线法得到了叠片的疲劳寿命;通过Box Behnken法建立了中间轴厚度、倾斜角度以及过盈量与叠片疲劳寿命的响应面模型;最后,开展了联轴器的结构-工艺参数优化研究。结果表明,当中间轴厚度为14 mm、倾斜角度为85.75°、过盈量为0.126 mm时,联轴器疲劳寿命相比于原结构提高了15.0%,保证了轴系的稳定性和使用可靠性。

为了研究叠片联轴器在永磁直驱机车转向架上运用的安全可靠性,分析在轨道激励作用下叠片联轴器的振动特性,对永磁直驱机车进行了小环线试验,实时监测叠片联轴器及安装位置的加速度变化情况。使用最小二乘迭代法对高速状态下叠片联轴器进行了模态参数识别,获取了联轴器各阶模态参数。根据振级落差定义对高速状态下联轴器的横向、垂向和纵向振动传递特性进行了分析。最后,总结了不同位置的加速度冲击范围随速度等级的变化规律以及加速度RMS值衰减率随位置的变化情况。振级落差分析表明,位置(c)的三方向隔振效果均较好,位置(e)横向隔振效果优于垂向和纵向。采用加速度冲击范围和RMS值衰减率评价,同样得出了位置(c)振动有效衰减的结论。结果可为叠片联轴器在永磁直驱机车转向架上的应用及优化设计提供一定参考。

叠片联轴器工作时经常会受到转矩、离心力、轴向位移和角向位移的作用,对叠片联轴器在以上各种载荷下的应力分析,能够为动力装置的安全运行提供可靠保证。建立了考虑叠片之间接触影响的六孔束腰型叠片联轴器有限元模型,分析了联轴器在转矩、离心力、轴向位移和角向位移单独作用下的叠片应力大小和分布特征,并通过改变螺栓的预紧力和叠片间的摩擦因数,研究了它们对联轴器应力特性的影响。结果表明,增大螺栓预紧力和摩擦因数会导致联轴器在转矩、轴向位移和角向位移作用下最外层叠片的最大等效应力值增大,但对离心力作用下的应力影响不大。

为了研究螺栓法兰连接式叠片联轴器在拉伸、弯曲和扭转3种不同载荷形式作用下的非线性变形行为,建立了联轴器局部有限元模型,分析了螺栓预紧力、界面摩擦因数对叠片变形和螺栓法兰连接刚度的影响,讨论了径向、周向滑移量和联轴器非线性变形之间的关系。结果表明,减小预紧力和摩擦因数可以有效降低联轴器的横向和扭转刚度,但对弯曲刚度影响有限;摩擦因数和螺栓预紧力对扭转刚度具有相似的影响机理。研究成果可为叠片式联轴器的设计提供有益的参考。