中厚板轧机十字轴式万向联轴器叉头疲劳寿命分析

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中厚钢板是一个国家发展建设必需的一种钢材,它的类型多样并被使用于多个领域,而生产中厚板的轧钢机是生产过程中非常重要的轧钢设备,轧机的主传动系统又是轧机的重要组成部分,十字轴式万向联轴器又是主传动系统的核心部件,十字轴式万向联轴器具有传递扭矩大、使用寿命长、应用范围广等优点,它被广泛应用于交通运输、冶金、重型机械等领域,尤其为冶金工业的技术改造及机械产品的更新换代提供了有利条件。  随着社会对轧制产品数量需求的增大和对产品质量要求的提高,在生产过程中,十字轴式万向联轴器成为轧机主传动系统中容易断裂失效的关键部件之一,出现断裂失效频率多的零部件有万向联轴器的叉头、十字轴及轴承。本课题是鉴于某钢厂中厚板轧机主传动系统的十字轴式万向联轴器叉头出现断裂,极大地影响了生产的正常进行,造成重大经济损失,因此,深入开展对万向联轴器叉头强度及疲劳寿命的分析,对改善轧钢机工作能力,提高生产效率及成品质量都有非常重要意义。针对此次破坏,本文以万向联轴器为研究对象,采用ANSYS与ANSYS/FE-SAFE软件对其进行静力学强度分析与疲劳寿命分析,为叉头的结构改进提供了依据,以此延长其疲劳寿命。论文主要内容如下:  1.以电阻应变片为敏感元件构成的力矩传感器对轧机主传动系统连接轴扭矩进行了测量,收集了一批监测到的数据,并生成应变历史曲线,对现场测试的数据进行了分析,分析所得的数据作为后续静力学强度分析与疲劳寿命分析的基础数据。  2.结合现场测试的数据,利用ANSYS对万向联轴器进行静力学强度分析,找出叉头与十字轴的应力集中区和最大应力值,找出了叉头的最危险部位,为叉头的强度分析与结构改进设计提供依据,也为疲劳分析提供必要基础数据。  3.根据测试的扭矩数据,使用疲劳分析软件ANSYS/FE-SAFE结合ANSYS对万向联轴器的静力学强度分析结果,估算出万向联轴器叉头的疲劳寿命与其疲劳安全系数。  4.针对分析后叉头的疲劳安全系数较低的位置,提出叉头结构的改进方案,以提高叉头的结构强度及其疲劳安全系数,使叉头最终疲劳安全系数达到比较理想的要求。
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