第5节 扭转弹性联轴节.doc

船舶入级规范2002 第4篇第4章第5节 第4页第5节 扭转弹性联轴节挪威船级社A 通则A100 适用范围101 本节要求适用于拟用在需经认可的设备中的联轴节，见第2章第1节A200。扭转弹性联轴节是指低扭转刚度的钢、橡胶和硅树脂联轴节。低扭转刚度和弯曲弹性元件如膜片或链节组合的联轴节应同时满足第4节和第5节的要求。102 标准设计的联轴节需经型式认可103 第2章描述了对旋转机械的一般要求。应注意第2章第3节A100，特别是A102。A200 送审文件201 应提交联轴节纵剖面图。对于非对称环绕旋转轴的元件，应同时提交横剖面图。图纸中应示明： 材质牌号和机械特性 表面硬化（如应用） 喷丸处理（如应用） 键槽、螺栓联接或其它应力集中处的设计细节。对于传递功率的焊缝，应提交包括接受标准的完整无损探伤检查说明书。202 下列参数应提交： 橡胶肖尔硬度H（橡胶板实验室试验） 许用平均力矩TKN和相应的最大公称剪应力以及粘合应力。 反复载荷如起动和停止或啮合期间的瞬时振动的许用最大力矩TKmax1，见图1。 反复载荷如起动和停止或啮合期间的瞬时振动的许用最大力矩范围TKmax2，见图2。 稀有的偶然尖峰载荷如发电机短路时的许用最大力矩TKmax2 连续运行的许用振动力矩1）TKv，见图3 许用功率损耗1）PKV（热损耗） 连续运行的许用角倾斜、径向和轴向挠度 角度（歪斜）、径向和轴向刚度 橡胶元件的许用永久扭转（适用于某些型式的联轴节） 最大许用转速r.p.m 准静止扭转刚度1） 动扭转刚度1） 阻尼特性1）1) 作为主要参数的功能这些参数通过相关的试验和计算提供证明。见B100和B200。图1 瞬时振动时的Tkmax图3 连续运行时的TkvB 设计B100 一般要求101 设计原则见第2章第3节A100。102 应急爪形装置，见E101。B200 尺寸标准201 联轴节应设计成具有适合的疲劳和过热（橡胶）安全系数（取决于所采用的方法，见B300）。202 对法兰、紧缩配合、花键和键联接等，分别见第1节B300至B700的要求。203 钢质弹性联轴节的疲劳安全性应提供证明。所有相关的可能载荷的合成应予以考虑。计算可与材质疲劳试验结果相结合。疲劳安全性也可通过整个联轴节的疲劳试验提供证明。如此，当所有许用载荷合成时，则应选择载荷及载荷种类（或合成载荷）以证明其安全性。联轴节应设计得能防止磨蚀。 204 在许用TKmax2范围内，联轴节不应有刚性扭转挠度限制器（缓冲器）。而且，TKmax2不应小于1.4TKN。205 具有冰区入级符号的联轴节，其设计应能满足：TKvT0（KAice1） 和TKmax1T0KAice206 对于不能设计为可避免局部应力变形集中的元件，207和208中给出的变形值标准也适用。硅树脂联轴节应予特殊考虑。207 对带剪切载荷的橡胶元件的橡胶联轴节，由TKN引起的剪应力（MPa）不应超过下述值中的较小者： 1%的肖尔硬度值 或 0.65 MPa 钢橡胶粘合面的相应剪应力通常应不超过0.45 MPa。连续运行时许用振动力矩引起的剪应力不超过0.25%的肖尔硬度值。 208 若未通过认可的疲劳试验与FE分析组合证实，应采用下述方法：短时运行（50.000次循环）许用力矩Tmax和TKmax1限制为：a）公称剪应力max不超过max0.2410-3 H2b）公称剪应力max1在任意方向均不超过max10.210-3 H2 并限制在TKmax11.5TKN209 应急爪形装置（如有要求，见102）的强度应通过计算证明。此装置应设计得使其最小使用寿命为24小时并与所有可能挠度组合。 210 天然橡胶联轴节周围环境温度不应超过70。B300 型式试验301 型式试验适用于所有的橡胶和硅树脂联轴节，也适用于一些特殊种类的钢质弹性联轴节。302 钢质弹性联轴节应设计得使其阻振特性必须为非粘性的（如主要为摩擦阻尼），应进行动态试验以确定其动力特性（刚度和阻尼）作为主要功能参数。 303 对于橡胶和硅树脂联轴节应提供关于特性和许用载荷（A202中给出）兼容性的证明文件。通过计算和试验来完成： 最少应通过试验验证动扭转刚度和阻尼，见304。应用于认可的非常严格的使用范围的联轴节范围可减小，如电机驱动推力器。 应用于带往复式设备的装置中的联轴节，应试验测定其可能的功率损耗。如果PKV的值估计非常安全，则可免除。 角度（歪斜）、径向和轴向刚度试验文件的必要性取决于许可偏差的相应值。 对于按实际情况认可的非标准联轴节，文件资料（即试验）适用于实际的联轴节。 一系列仅在尺寸比例系数上不同的联轴节的型式认可，仅备其中一个规格（每类橡胶）的刚度和阻尼试验文件即可。但是，如果采用功率损耗试验，则至少做两种不同规格联轴节的试验以便推断其能包含整个系列。 准静态试验，如D202中所描述的，应在与动力试验中使用的相同元件上进行并在其前面。目的是确定认证试验的参考值。304 刚度和阻尼试验的目的在于确定上面提及的准静态试验和联轴节动态行为之间的关系。而且，型式试验可确定作为主要功能参数的动扭转刚度和阻尼，如： 平均力矩TM，通常按如下递增TM/TKN=00.250.500.751 振动力矩TV，通常按如下递增TV/TKV=0.501.01.5 振动频率，通常按如下递增2Hz10Hz20Hz刚性联轴节为40Hz。 元件温度。通常范围：20 至 3050 至 60 如果采用功率损耗试验，也应在最大许用中心温度上。不要求测试所有的上述提及情况的组合。通常，参考情况如上面的阴影值，在测试一个相关参数时保持恒定。但是，对于典型的顺序联轴节（刚度随力矩增加），所有平均和振动力矩的组合都应测试。测试结果以力矩扭转图示出，包括测评方法的详细资料。305 许用功率损耗的测量是将至少一个温度传感器置于橡胶中心预期（计算）的最高温度处来完成的（位置应在试验前被予以认可）。元件脉动期间的中心温度通过作用时间图示出，直至最终达到温度稳定值。最大许用中心温度在100至120内，取决于橡胶的类型（较高值适用于硅树脂）。许用功率损耗PKV定义为导致最大许用中心温度的功率损耗。PKV的测试通常是在环境温度为20时进行的，最大许用中心温度作为运行环境温度线形内插至零。一系列仅在尺寸比例系数上不同的联轴节，内插和外插通过以下公式进行：PKV = a TKNb式中常数a和b是通过测试一系列中两个或多个不同规格的联轴节来确定的。功率损耗通常通过力矩扭转示意图和所采用的频率来测量。其他替代方法，若其适当性能被证明且估计结果安全，则可予以考虑。C 检查和试验C100 认证101 关于认证方案、短期、制造检查安排和重要条件，见第2章第2节。102 联轴节应有NV证书。C200 部件的检查和试验201 功率传递部件如毂体、套筒、轴管和法兰等应备有带工作证书（W）的文件资料，涉及材料的化学成分、机械特性和表面硬度。202 通过磁粉或着色渗透对键槽、孔、花键等应力集中的表面硬化区（400HV）和紧缩表面进行裂纹检查。除非基于统计另有认可，此要求100%适用。如在相关的设计认可中作了规定，应力集中非硬化表面应进行裂纹检查，提供带工作证书（W）的文件资料。203 根据认可的说明书，焊缝应提供证明文件。D 车间试验D100 刚度验证101 对每个橡胶或硅树脂联轴节或弹性元件，都应在验船师在场的情况下验证其准静态振动刚度。通过扭转联轴节或在弹性元件上加载一个与联轴节扭转相当的载荷来完成。试验力矩至少为1.5 TKN。引起的挠度应在认可的公差范围内并且偏差应在证书中说明。 102 对未被认可用于带往复式机械的装置中的联轴节，简化程度的试验可予接受。103 对于分段联轴节，由不同负载（可能不同的刚度）的分段组装时应在不同分段的公差范围内认可。D200 粘合试验201 对于粘合橡胶或硅树脂元件的联轴节，应在验船师在场的情况下检查粘合情况。联轴节或弹性元件应至少在一个方向上将其载荷加至1.5 TKN。在此载荷下，检查元件粘合面间的滑移。另外，相应的力矩挠度曲线应光顺并无迹象表明粘合面之间有滑移。 202 粘合情况也可通过其他替代的试验来证明，如拉力试验，其拉应力至少与1.5 TKN下的剪应力一样大。203 对于有固定扭转限制的联轴节（所有逐级递增的联轴节），应标出实际的固定扭转和扭转限定值以便在运行检查时能读出。E 控制、报警、安全功能和指示E100 概要101 单个柴油机装置中用于推进的弹性联轴节应设监控和报警： 高角扭转幅度 高平均扭转角。报警点应经认可。此要求适用于弹性元件故障导致力矩传递丧失的联轴节。在弹性元件的故障的情况下，仍可传递全部力矩的联轴节可免除此项要求。如应急爪形装置不是“复位”装置，而仅是暂时应急方式，以防止在港口、河流中丧失可操纵性。102 对于选择以扭转幅度报警来监测扭振的联轴节，见第3章第1节G302 j）和G303 d），报警点和时间延迟应予特殊考虑。F 布置F100 联轴节布置101 联轴节的布置应避免超过A203中给出的限制。而且，应考虑联轴节作用于相邻元件的反力和所有许可的运行工况。G 振动G100 一般要求101 扭转振动见原动机的相关章节，如柴油机，见第3章第1节G。横向振动见第1节G100和G200。102 对分段联轴节的布置要求作振动计算。计算时应考虑由可能的全扭矩下不平衡切向力（1.0节）引起的旋转作用力和由扭转振动引