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随着我国能源开采技术的迅猛发展,大功率高速柴油发动机在压裂车及其它能源开采装备中得到了广泛应用。该类柴油发动机具有高转速、高功率等特点,这也同样使得该类柴油发动机在输出扭矩时具有振动高与噪声大等缺陷,因此如何克服或者降低这些缺陷是未来研究的一个重要方向。因为高弹联轴器(highly flexible couplings)具有较好的各向位移补偿能力及阻尼性,所以高弹联轴器在具有大功率柴油发动机的压裂车中得到了较多的应用。但是迄今为止我国仍然没有专用于大功率压裂车的高弹联轴器系列,现阶段压裂车所使用的高弹联轴器基本都是从国外进口。近些年来由于国外对我国进行关键技术封锁,导致高弹联轴器的关键数据难以获取,也使得高弹联轴器后期维修或更换成本高昂,完全被国外企业牵着鼻子走。这就使得我国石油、页岩气等能源装备对外依赖严重,不利于我国今后能源开采的健康发展。本文将通过研究高弹联轴器如何进行扭转减振,对决定其减振性能的主要部件橡胶弹性体进行了试验及仿真分析。再对主要影响其减振性能的参数进行多目标优化,在原有的基础上重新优化出一款高弹联轴器。优化后的高弹联轴器不仅能避免与压裂车柴油发动机发生共振,而且还能起到良好的减振效果。主要研究内容及成果如下:(1)在国内外高弹联轴器扭转振动已有研究的基础上,对主要影响高弹联轴器减振动性能的橡胶弹性体进行拉伸试验。以德国的Reich公司生产的AC11型号产品所使用的橡胶元件作为研究对象,将橡胶弹性元件制成I型哑铃试样和方块橡胶试样。在消除Mullins效应的前提下分别对试样进行单轴拉伸和平面拉伸试验。然后对得到的拉伸数据结果处理后,再导入ANSYS软件中与软件中常用的8种本构模型进行拟合。最终选取在ANSYS中拟合程度做好的Mooney-Rivilin-5本构模型用于后面仿真分析。(2)对高弹联轴器进行选型计算,然后对选好的AC11型号高弹联轴器进行静态及动态仿真分析。在已知高弹联轴器弹性元件本构模型的基础上,根据理论计算选型,选取与压裂车柴油发动机MTU-16V4000S83型号相匹配的高弹联轴器型号AC11。对AC11高弹联轴器进行静力学仿真,得出AC11高弹性联轴器满足静强度要求。再通过ANSYS中的模态分析,得到其自振频率及主振型。最后在模态分析的基础上进行谐响应分析,得出AC11型号的高弹联轴器不仅满足压裂车柴油发动机MTU-16V4000S83输出扭转载荷的强度要求,也能够有效避免与该柴油发动机(253.3 Hz)产生共振,确定了AC11高弹联轴器的危险频率为21 Hz和39 Hz。(3)高弹联轴器关键参数计算及减振能力计算,使用Matlab中的Simulink软件进行数字仿真分析。对影响高弹联轴器的扭转振动基本参数进行理论计算,得到AC11高弹联轴器等效强度σP=1.16N/mm2、扭转静刚度K静=7.805×106N?mm/rad,动刚度K动=10.742×106 N?mm/rad。然后通过减振性能的理论计算,得到其动力放大系数Kd=0.142,可知高弹联轴器具有较好的减振性能,Kd值的大小可以作为减振能力的评价标准。建立高弹联轴器的动力学模型得到其数学微分方程,再通过Matlab-Simulink模块对数学模型中线性微分方程进行数值仿真,求解得到其力响应曲线在t=0.25 s时达到相对稳定值。(4)确定影响高弹联轴器振动性能参数的取值范围,对高弹联轴器进行多目标优化。确定了影响高弹联轴器力学性能的关键尺寸及其变化趋势和变化范围,利用ANSYS-Workbench软件对AC11高弹联轴器进行多目标结构优化,优化过程中选用中心复合设计(CCD)的方法计算生成试验数据表,选用多目标遗传算法(MOGA)求得三组最优解,根据实际情况选取第二组最优解作为多目标结构优化结果。对比多目标优化前后高弹联轴器各项性能,得出优化后的高弹联轴器固有频率降低10.9%,减振性能系数减小14.8%,质量降低7%。