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万向联轴器法兰叉架的分析

2021-03-22 08:41:39

万向联轴器法兰叉架的分析

   万向联轴器被广泛地用于轧钢、带钢的卷曲机、校直机等传递动力和运动。现代轧钢机用万向联轴器基本上都是两端采用法兰叉架的法兰与减速机(或等速机)输出轴的法兰接座的法兰及轧辊头工作端的法兰接座的法兰通过端面键或端面齿相啮合并用螺栓紧固达到联接,从而实现万向联轴器传递动力和运动的目的。万向联轴器在使用时间之后往往发生法兰叉架的法兰从端面键或螺孔所对应的法兰外缘撕开,裂纹不断向法兰内部延伸直至法兰叉架被破坏。本文分析了万向联轴器法兰叉架的法兰破坏的原因,对法兰不同轴向截面进行受力分析,所以法兰叉架的厚度,即法兰轴向截面的确定,在法兰叉架的材质、工艺确定之后,在法兰的设计中是及为重要的。

法兰叉架的法兰破坏原因,分析轧钢机用重型和超重型万向联轴器的法兰叉架的法兰与减速机(或等速机)输出端接座或轧辊头工作端接座的法兰以端面键或端面齿啮合并用螺栓紧固实现法兰与法兰的联接。螺栓将两个法兰的端面键或齿啮合使之不出现相对位移,螺栓只起到将两个法兰紧固在一起的作用,不承担扭矩,承担扭矩的是端面键、法兰端面键槽或端面齿。有两种损坏的原因:(1)由于法兰铣出宽b深h的键槽,使法兰厚度即法兰轴向截面在键槽位置上由原来的B减小到B-h。由于这个截面的减小且键槽根部有很大的应力集中,所以法兰叉架在工作一段时间之后,从这个薄弱截面发生裂纹,裂纹不断向法兰内部延伸,造成法兰的破坏。(2)由于齿工作长度即齿在法兰径向的长度较短,且又均布钻了若干的孔以固定两个法兰,使法兰轴向厚度地减小,以致法兰工作一段时间从螺孔所对应的法兰外缘产生裂纹,此裂纹将截面abcd贯通后又从螺孔内边缘产生裂纹,此裂纹向法兰内部延伸致使法兰叉架破坏。法兰叉架的法兰不仅承担扭矩对法兰形成的剪切应力,而且还承担扭矩转换到法兰上的拉应力,当法兰厚度不足以承担这个拉应力或处在临界状态时,法兰会在工作一段时间后从截面较薄弱的地方被撕开产生裂纹,这就是万向联轴器法兰叉架法兰产生裂纹造成法兰破坏的原因。

万向联轴器法兰叉架法兰厚度的强度计算及法兰厚度的确定,轧钢机用万向联轴器的法兰叉架通过法兰与相关件联接实现轧机轧钢时所 需的扭矩和冲击。万向联轴器法兰叉架是一个很重要的零件,且频繁启动,频繁正、反转,每次过钢都会发生很大的冲击。其法兰受力很大,往往对法兰厚度选择不当会造成法兰从外缘被撕开,产生裂纹,造成法兰的破坏。对于法兰叉架的法兰厚度确定很少有可循的计算模式,往往根据所要联接件的允许外径计算一下法兰径向截面,对于轴向法兰厚度多为参考同类机型或相似机型的法兰厚度来确定。法兰叉架从法兰外缘被撕开的原因是端面齿法兰叉架从法兰撕开,由于其一是工作齿太短,其二是又有螺孔,从螺孔处撕开,产生裂纹向内延伸,造成法兰叉架的破坏。法兰叉架要和相关联接件实现联接,所以在法兰上铣端面键槽或端面齿,并在距法兰中 心直径的圆周上钻若干孔以使用螺栓将两个法兰联接在一起。键槽和螺孔不仅使法兰轴向截面减小,还会形成应力集中,所以在设计法兰叉架的厚度时须合理地确定法兰厚度