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间隙冲击导致联轴器叉头断裂

2021-03-06 10:34:27

间隙冲击导致联轴器叉头断裂的数值模拟及实验验证,由于设计、安装以及磨损等因素导致中厚板轧机主传动系统存在不同间隙,在咬钢冲击或打滑条件下,各轴段在间隙内发生重复碰撞,造成振幅变加。针对某钢厂现役中厚板轧机联轴器叉头断裂事故,将轧机的主传动系统简化成4自由度非线性扭振模型,在MATLAB中建立轧机主传动系统的仿真模型,采用数值计算方法得到轧机在间隙冲击下各轴段的扭矩曲线以及对扭矩放大系数的影响,并通过采集连接轴的应变数据,得到应变曲线。研究结果给出了轧制过程中联轴器叉头断裂事故的原因之一,由间隙产生的冲击改变了系统的加载方式,轧辊咬入钢坯的速度越高,扭振响应越严重。

板带材是应用在多领域的轧制产品,企业近年来对板带材的尺寸精度和表面质量提出了较为严格的要求。然而,轧机的扭转振动一直困扰着钢铁工业,并且给制造业造成严重的影响。轧机主传动系统是轧机的核心组成部件,由于轧机长期服役导致运行磨损和频繁换辊等多方面客观因素,系统在多个位置(如万向节轴的滚动轴承间、轧辊偏头处等)都存在间隙,由于间隙的存在导致系统的非线性振动。该间隙使轧机在咬钢过程中对主传动系统形成较大幅度的扭振,使传动系统产生相当大的尖峰力矩。扭矩放大系数可达2~4,甚至较大,严重时会超过连接轴材料的许用强度,破坏轧机设备,影响生产的正常进行。因此,通过数值模拟以及实验研究含间隙主传动系统的非线性扭振响应的行为特征和规律具有很重要的意义,当间隙引起冲击发生时,各轴段在位移往复过程中均有多处交叉出现,可以说明间隙处出现重复碰撞现象。在外载荷的作用下,轧机主传动系统呈现非线性扭转振动,振幅变化异常无序,表现出复杂的非周期性。