萬向聯(lián)軸器法蘭叉架的分析

   萬向聯(lián)軸器被廣泛地用于軋鋼、帶鋼的卷曲機(jī)、校直機(jī)等傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)代軋鋼機(jī)用萬向聯(lián)軸器基本上都是兩端采用法蘭叉架的法蘭與減速機(jī)(或等速機(jī))輸出軸的法蘭接座的法蘭及軋輥頭工作端的法蘭接座的法蘭通過端面鍵或端面齒相嚙合并用螺栓緊固達(dá)到聯(lián)接,從而實(shí)現(xiàn)萬向聯(lián)軸器傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的目的。萬向聯(lián)軸器在使用時(shí)間之后往往發(fā)生法蘭叉架的法蘭從端面鍵或螺孔所對(duì)應(yīng)的法蘭外緣撕開,裂紋不斷向法蘭內(nèi)部延伸直至法蘭叉架被破壞。本文分析了萬向聯(lián)軸器法蘭叉架的法蘭破壞的原因,對(duì)法蘭不同軸向截面進(jìn)行受力分析,所以法蘭叉架的厚度,即法蘭軸向截面的確定,在法蘭叉架的材質(zhì)、工藝確定之后,在法蘭的設(shè)計(jì)中是及為重要的。

法蘭叉架的法蘭破壞原因，分析軋鋼機(jī)用重型和超重型萬向聯(lián)軸器的法蘭叉架的法蘭與減速機(jī)(或等速機(jī))輸出端接座或軋輥頭工作端接座的法蘭以端面鍵或端面齒嚙合并用螺栓緊固實(shí)現(xiàn)法蘭與法蘭的聯(lián)接。螺栓將兩個(gè)法蘭的端面鍵或齒嚙合使之不出現(xiàn)相對(duì)位移,螺栓只起到將兩個(gè)法蘭緊固在一起的作用,不承擔(dān)扭矩,承擔(dān)扭矩的是端面鍵、法蘭端面鍵槽或端面齒。有兩種損壞的原因：（1）由于法蘭銑出寬b深h的鍵槽,使法蘭厚度即法蘭軸向截面在鍵槽位置上由原來的B減小到B-h。由于這個(gè)截面的減小且鍵槽根部有很大的應(yīng)力集中,所以法蘭叉架在工作一段時(shí)間之后,從這個(gè)薄弱截面發(fā)生裂紋,裂紋不斷向法蘭內(nèi)部延伸,造成法蘭的破壞。（2）由于齒工作長度即齒在法蘭徑向的長度較短,且又均布鉆了若干的孔以固定兩個(gè)法蘭,使法蘭軸向厚度地減小,以致法蘭工作一段時(shí)間從螺孔所對(duì)應(yīng)的法蘭外緣產(chǎn)生裂紋,此裂紋將截面abcd貫通后又從螺孔內(nèi)邊緣產(chǎn)生裂紋,此裂紋向法蘭內(nèi)部延伸致使法蘭叉架破壞。法蘭叉架的法蘭不僅承擔(dān)扭矩對(duì)法蘭形成的剪切應(yīng)力,而且還承擔(dān)扭矩轉(zhuǎn)換到法蘭上的拉應(yīng)力,當(dāng)法蘭厚度不足以承擔(dān)這個(gè)拉應(yīng)力或處在臨界狀態(tài)時(shí),法蘭會(huì)在工作一段時(shí)間后從截面較薄弱的地方被撕開產(chǎn)生裂紋,這就是萬向聯(lián)軸器法蘭叉架法蘭產(chǎn)生裂紋造成法蘭破壞的原因。

萬向聯(lián)軸器法蘭叉架法蘭厚度的強(qiáng)度計(jì)算及法蘭厚度的確定，軋鋼機(jī)用萬向聯(lián)軸器的法蘭叉架通過法蘭與相關(guān)件聯(lián)接實(shí)現(xiàn)軋機(jī)軋鋼時(shí)所 需的扭矩和沖擊。萬向聯(lián)軸器法蘭叉架是一個(gè)很重要的零件，且頻繁啟動(dòng),頻繁正、反轉(zhuǎn),每次過鋼都會(huì)發(fā)生很大的沖擊。其法蘭受力很大,往往對(duì)法蘭厚度選擇不當(dāng)會(huì)造成法蘭從外緣被撕開,產(chǎn)生裂紋,造成法蘭的破壞。對(duì)于法蘭叉架的法蘭厚度確定很少有可循的計(jì)算模式，往往根據(jù)所要聯(lián)接件的允許外徑計(jì)算一下法蘭徑向截面,對(duì)于軸向法蘭厚度多為參考同類機(jī)型或相似機(jī)型的法蘭厚度來確定。法蘭叉架從法蘭外緣被撕開的原因是端面齒法蘭叉架從法蘭撕開,由于其一是工作齒太短,其二是又有螺孔,從螺孔處撕開,產(chǎn)生裂紋向內(nèi)延伸,造成法蘭叉架的破壞。法蘭叉架要和相關(guān)聯(lián)接件實(shí)現(xiàn)聯(lián)接,所以在法蘭上銑端面鍵槽或端面齒,并在距法蘭中 心直徑的圓周上鉆若干孔以使用螺栓將兩個(gè)法蘭聯(lián)接在一起。鍵槽和螺孔不僅使法蘭軸向截面減小,還會(huì)形成應(yīng)力集中,所以在設(shè)計(jì)法蘭叉架的厚度時(shí)須合理地確定法蘭厚度