手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
滑塊式萬向接軸允許傾角可達8°，傳遞轉矩為30-3000 kN.m，因此廣泛應用于大轉矩及較大傾角的軋鋼機主傳動中。根據扁頭或叉頭形狀，可分為閉式、開式和帶筋板式3種形式。當前，國內外大型軋鋼機因接軸破斷導致企業(yè)長時間停產事件屢見不鮮，所以對接軸的應力分析、強度校驗等有普遍的現實和經濟意義。萬向接軸的應力分析與強度有限元分析常用的方法，有理論分析法、光彈試驗模擬法和有限元法3種。理論分析法作了許多假設及簡化，計算結果與試際相差較大，光彈試驗模擬法程序復雜且試驗成本較高。隨著計算機技術的迅速發(fā)展，帶動了數值分析技術特別是有限元分析技術的發(fā)展，其計算精度高，可以模擬多種工況，現在應用非常廣泛。
滑塊式萬向接軸由扁頭、月牙形滑塊、小方軸、叉頭、青銅滑板等部件組成(如圖所示)。叉頭通過月牙形滑塊傳遞轉矩給扁頭，然后由扁頭傳遞給其他工作部件。扁頭由35CrMn制造，彈性模量E=2.1Xe10MPa，泊松比0.28，屈服強度4.4Xe10Pa。對扁頭進行建模，實體模型如圖所示。由于扁頭的結構及所受載荷均對稱，因此采用其結構的一半進行分析。網格劃分時，選擇基于曲率的網格，最小單位大小設為9 mm，設定雅各賓式檢查為4，共得到75531個節(jié)點，46392個單元，網格劃分及約束加載如圖所示。據H.M.曼葉洛維奇試驗得出，開口式扁頭受載面上單位壓力分布如圖所示，單位壓力沿方向呈三角形分布，沿方向為曲面分布。單位壓力計算公式M為傳遞的扭矩，單位kN·m，數值1392；a為接觸表面沿y方向長度，單位mm，數值385；b為接觸表面沿方向長度，單位mm，數值413。
為了便于分析和計算，將曲面分布力進行簡化，并以集中力進行分析計算。作用點為形心G點，即離邊緣b/3和距離接觸面中心線處，如圖所示。當萬向接軸傳遞的扭矩為M時，合力計算。本文僅做靜態(tài)時扁頭的應力分析，將上式求得的壓力值施加在扁頭接觸表面上，采用限制位移的約束方法對扁頭進行約束。對于受載面，在加載前一定要進行單元耦合剛化處理。有限元求解部分結果如圖所示。扁頭工作時關于軸線呈反旋轉對稱狀態(tài)運轉，受力情況也是呈如此對稱分布。從有限元分析結果來看，扁頭在額定扭矩作用下，應力從扁頭端部至根部逐漸增加，到根部處達最大。最大應力的位置是其根部圓角處，說明該處存在應力集中。由圖可見，產生的最大應力遠小于扁頭材料的屈服應力440 MPa，最小安全系數達到4.3，如圖所示，這表明扁頭的原始設計是比較合理的。扁頭受載后產生彈性變形，由于非均勻分布力的作用產生彎曲、扭轉的綜合變形，其變形后扁頭輪廓的位移變化見如圖所示。由于傳動系統(tǒng)在運動過程中存在扭矩振動，會產生扭振放大系數，使傳動載荷加重，從圖可見扁頭還允許較大過載。
根據經典公式計算扁頭所受最大等效應力得到如表所示的結果。對比有限元分析結果，發(fā)現采用計算的誤差較大，最大達到了5600(根據第四強度理論計算)，最小也有4600(根據文獻提供的新公式)，這與文獻所述基本吻合。對于開口式扁頭，文獻給出的新計算公式充分考慮了應力集中，更為精確地反映了真實應力水平。
本文所建模型與分析，與同類型的扁頭分析結果基本是吻合的，整體變形與應力分布規(guī)律也是基本一致的。由分析結果得出的危險區(qū)域與實際生產中扁頭斷裂的位置也是相同的，可見本文所建模型與分析是合理的。雖然理論計算與實際存在較大誤差，但可將理論計算結果放大40%到60%來粗略估算扁頭所受最大應力。此外采用有限元法分析時，一旦建立合理的有限元模型，可利用數值計算方法，模擬出不同載荷所產生的應力分布，可全方位地反映出扁頭的受力狀態(tài)，所得出的結果準確度較高，有一定的參考意義，可為進一步的整體結構優(yōu)化打下基礎，還可有效地減少試驗成本。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司jjycrms.com.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！