轧管机万向联轴器的断裂分析

轧管机万向联轴器的断裂分析

  万向联轴器的有限元分析以某无缝厂400轧管机为研究对象 以有限元软件为基础，本文采用软件建模。模型主要由叉头、十字轴、轴承及法兰盘共4部分组成。对万向联轴器进行了强度、刚度分析，根据以往实际断裂位置都不在法兰处，又为了减少计算量，建模中忽略了法兰盘中的螺栓孔，由于模型是对称旋转90°，所以只对其一半进行分析。出现在两个位置：一个是轴颈处；另一个是十字轴根部。说明此位置从结构上讲属于强度薄弱部位。得出万向联轴器的轴颈和十字轴根部两处应力较大的结论，对此两位置采用焊 接型电阻应变片技术设置应力测点，从而对结构复杂的万向联轴器进行扭矩测试。随着轧管机轧制速度的加 快和产量的不断变加，轧制设备与其工作载荷的矛盾日趋明显，造成轧机的主传动系统频繁出现万向联轴器断裂等设备事故。由于缺乏相应的监测手段，无法判断事故发生时主传动系统的扭矩工况，不便查找事故原因，同时也给事故的控制和预防带来困难。为了避免轧机主传动系统事故的发生，提高轧机设备的作业率，有需要配备轧机主传动系统的扭矩在线监测系统。万向联轴器是轧机主传动系统的关键部件，具有结构复杂、工作时承受随机冲击扭矩等特点。所以对其监测时，设置应力测点是比较困难的。

数家钢厂发生过数次万向联轴器十字轴断裂事故，都对其断裂原因进行过分析。正是由于万向联轴器结构的复杂，不易粘贴电阻应变片，由于在现场使用速度适宜粘合剂有许多缺点，比如，寿命问题、蠕变问题等；无法满足长期在线监测使用所以他们只是采用电阻应变测试方法，对该轧机的轧制力和主传动上、下万向接轴的扭矩M上、M下进行实测。用测得的较大扭矩施加于用有限单元法建立的模型上，较后求出实体的各节点应力。本文的思路与其正好相反，先使用软件对万向联轴器进行强度分析，根据受力分析结果，布置应力测点，将电阻应变片固定在应力较大的位置，采用应变片点焊技术，克服了传统粘贴技术的缺点，从而实现长期监测万向联轴器较大应力的目的，为设备的安 全运行提供有力保护。