鉸鏈金屬膨脹節(jié)中萬向環(huán)的使用
目前鉸鏈金屬膨脹節(jié)較多使用的萬向環(huán)形式有兩種：圓形和方形。之前，圓形萬向環(huán)的應(yīng)用比較廣泛，而方形的萬向環(huán)應(yīng)用則不是很多。隨著對(duì)萬向環(huán)兩種形式的不斷研究，發(fā)現(xiàn)方形萬向環(huán)在剛度和承載能力上都優(yōu)于圓形萬向環(huán)，因此，方形萬向環(huán)的應(yīng)用逐漸受到重視。
在相同軸向載荷作用下，圓形萬向環(huán)的大總位移大小為0.232mm，位置在施加軸向力的銷軸孔外側(cè)；方形萬向環(huán)的大總位移大小為0.067mm，位置在施加軸向力的銷軸孔內(nèi)側(cè)；圓形萬向環(huán)的大位移比方形的大，前者是后者的3.46倍。方形萬向環(huán)的剛度明顯大于圓形。
在軸向載荷作用下，圓形萬向環(huán)和方形萬向環(huán)在施加位移約束的銷軸孔附近都存在著明顯的應(yīng)力集中，主要是因?yàn)樵诖颂幨┘恿宋灰萍s束。結(jié)果顯示，相比于方形萬向環(huán)，圓形方形環(huán)在銷軸孔處應(yīng)力集中大，且應(yīng)力集中影響區(qū)域廣。由于位移約束處的應(yīng)力值不能代表結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載情況，圓形萬向環(huán)大應(yīng)力值為39.4Mpa，出現(xiàn)在和銷軸呈45°方向的外表面上，且高應(yīng)力區(qū)域較大；而方形萬向環(huán)的大應(yīng)力值為28.2Mpa，出現(xiàn)在施加全約束的銷軸孔處的環(huán)端面處，且高應(yīng)力區(qū)域小。所以，在軸向力的作用下，方形萬向環(huán)的承載能力要比圓形方向環(huán)好。在軸向載荷作用下，圓形萬向環(huán)先發(fā)生強(qiáng)度破壞的區(qū)域可能并不在銷軸處，而在和銷軸呈45°方向的區(qū)域，這是由于該區(qū)域承受的彎矩大。而對(duì)于方形萬向環(huán)，比較弱的區(qū)域在銷軸附近，原因在于此處強(qiáng)度因開孔而削弱了。
采用有限元方法，對(duì)在軸向載荷作用下質(zhì)量相同的圓形和方形萬向環(huán)進(jìn)行承載能力分析和比較，所得結(jié)果如下：
1）圓形萬向環(huán)的大位移比方形的大，前者是后者的3.46倍，方形萬向環(huán)的剛度明顯大于圓形。
2）方形萬向環(huán)的大應(yīng)力及其范圍都小于圓形萬向環(huán)，或者說方形萬向環(huán)的強(qiáng)度大于圓形萬向環(huán)。
3）對(duì)于圓形方形環(huán)，強(qiáng)度較弱的區(qū)域是在和銷軸呈45°方向的區(qū)域。而對(duì)于方形萬向環(huán)，比較弱的區(qū)域在銷軸附近。
