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对十字轴式万向联轴器强度分析及改进设计

发布者:鑫程机械  发布日期:2020-07-13

 对十字轴式万向联轴器强度分析及改进设计

万向联轴器是轧机主传动中的关键部件,用于传递轧制扭矩。由于受空间的限制,要求万向联轴器的尺寸要小,一般万向轴的直径要比轧辊直径小5-15mm,或为轧辊名义直径的85%-95%,这使得万向轴往往成为主传动装置中强度较小的部件。十字轴式万向联轴器具有传动效率高、传递扭矩大、传动平稳、润滑条件好、噪音低、使用寿命长、允许倾角大和使用于高速运转等优点,近年来越来越多地应用于轧机主传动系统中。十字轴式万向轴在实际生产中经常出现的事故有十字轴的折断、轴承座的连接螺栓松动或拉断、叉架的变形及断裂等,这些事故的发生均与万向轴的结构设计及制造工艺有非常大的关系。目前,我厂粗轧万向轴的此类断裂事故较为频繁,对生产影响较大。本文以我厂粗轧机万向轴的使用及改进等问题进行探讨。

万向轴的受力分析

十字轴的受力分析在十字轴的每个轴头上,轴承座给十字轴的压力由滚针轴承承担,假设该力在沿轴向滚子有效接触长度上均匀分布,则在十字轴断面内,只有受力的半圈轴承滚动体承受载荷,而这半圈内各滚动体承受载荷的大小是不同的,中间的滚动体受力较大,其他的沿两侧逐渐减小,处在两侧的滚动体受力为零(轴承座内孔的加工精度对此也影响较大)。而十字轴的受力大小则是半圈滚动体所受力的合力。

轴承座内孔圆周表面一侧承受压应力,一侧则不受力。轴承座受的力通过连接轴承座的螺栓,使得螺栓承受拉应力,因此,螺栓的预紧力就显得尤为重要。螺栓的预紧力使得上轴承座与下轴承座接触面内产生接触压力,随着预紧力的变大,接触压力也上升。这种预紧的变化随传递扭矩的变大而变大。如果预紧力较小,而传递扭矩过大,则受力侧的上下轴承座间压力可能下降为零,这时上下轴承座间将出现间隙,而扭矩减小时,间隙会消失,从而产生冲击,而此时为保证传动,与其对称的另一轴承座将会受到很大的力而率先导致疲劳断裂,这对十字轴的使用寿命是不利的。另一方面,如果螺栓的预紧量太大,螺栓的拉应力也随着变大,螺栓易被拉断。所以螺栓的预紧量应根据不同的扭矩确定合适的一个范围,保证上下轴承座的完全接触状态。

轴承座内孔圆周表面一侧承受压应力,一侧则不受力。轴承座受的力通过连接轴承座的螺栓,使得螺栓承受拉应力,因此,螺栓的预紧力就显得尤为重要。螺栓的预紧力使得上轴承座与下轴承座接触面内产生接触压力,随着预紧力的变大,接触压力也上升。这种预紧力的变化随传递扭矩的变大而变大。如果预紧力较小,而传递扭矩过大,则受力侧的上下轴承座间压力可能下降为零,这时上下轴承座间将出现间隙,而扭矩减小时,间隙会消失,从而产生冲击,而此时为保证传动,与其对称的另一轴承座将会受到很大的力而率先导致疲劳断裂,这对十字轴的使用寿命是不利的。另一方面,如果螺栓的预紧量太大,螺栓的拉应力也随着变大,螺栓易被拉断。所以螺栓的预紧量应根据不同的扭矩确定合适的一个范围,保证上下轴承座的完全接触状态。

 


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