.軋制成形設(shè)備教學(xué)課件）第6章-1軋機(jī)主傳動(dòng)裝置組成與類型

1、2、多機(jī)座軋機(jī)的主傳動(dòng)裝置一、聯(lián)接軸的選用類型：萬向接軸、梅花接軸、聯(lián)合接軸、齒式接軸等。各種接軸的特點(diǎn)：種類萬向接軸梅花接軸聯(lián)合接軸齒式接軸弧面齒形接軸 滑塊式 十字頭（帶滾動(dòng)軸承式 ）傾角 8-10 8-12 1-1.5 1-1.5 -6一般1-3 主要根據(jù)軋輥調(diào)整量和聯(lián)接軸允許傾角等因素來選擇：1初軋機(jī)、厚板軋機(jī)：軋輥調(diào)整量較大，聯(lián)接軸傾角有時(shí)到達(dá)8-10一般采用萬向接軸，因?yàn)槿f向接軸的允許傾角較大。2型鋼軋機(jī)：軋輥調(diào)整量不大，僅在軋輥磨損或更換新輥時(shí)進(jìn)行軋輥調(diào)整，一般采用梅花接軸或聯(lián)合接軸。3速度較高的小型軋機(jī)或線材軋機(jī)：雖然軋輥調(diào)整量不大，但考慮到能在高速下平穩(wěn)可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，一般采用齒

2、式接軸或弧面齒形接軸。4帶鋼軋機(jī)精軋機(jī)組：傾角不大，當(dāng)扭矩適宜時(shí)，采用弧面齒形接軸；當(dāng)傾角或扭矩較大時(shí)，采用萬向接軸。聯(lián)接軸選用依據(jù) 常用萬向接軸有滑塊式萬向接軸和十字頭萬向接軸兩種，滑塊式萬向接軸是使用最廣泛的型式。1、結(jié)構(gòu)1虎克十字鉸鏈原理兩個(gè)相互垂直的回轉(zhuǎn)十字軸XX，YY。 相互傾斜角度的A、B軸傳遞運(yùn)動(dòng)，必須象十字鉸鏈那樣，在兩個(gè)傳動(dòng)軸結(jié)合處要有兩個(gè)相互垂直的回轉(zhuǎn)十字軸XX，YY。二、萬向接軸a.開式組成：扁頭、叉頭、月牙形滑塊、小方軸等，如圖。2滑塊萬向接軸裝配順序：把方軸平放兩塊月牙滑塊側(cè)立，放入叉頭 z 然后再旋轉(zhuǎn)90度，故：形式萬向接軸又稱為軸向拆裝的萬向接軸。 扁頭上有一個(gè)圓

3、孔，用圓銷代替小方軸，圓銷軸貫穿叉頭和扁頭后，用螺母將其固定。 鉸鏈不能軸向移動(dòng)，其裝拆是從側(cè)向進(jìn)行的，故有稱為側(cè)向裝拆的滑塊式萬向接軸。 由于有圓銷軸貫穿叉頭，叉頭斷面有較大的削弱。 應(yīng)用：一般用在傾角不大的軋機(jī)上，將它裝在接軸的傳動(dòng)端，作為接軸的擺動(dòng)支點(diǎn)，并承受不大的軸向力。b.閉式特點(diǎn)：潤(rùn)滑可靠，磨損小，工作時(shí)的振動(dòng)與沖擊小、傳動(dòng)效率高。應(yīng)用：傳動(dòng)力矩不太大的鋼管、帶鋼和立輥軋機(jī)。3十字頭萬向接軸 主要介紹滑塊式萬向接軸的結(jié)構(gòu)尺寸和有關(guān)參數(shù)：1叉頭直徑D 強(qiáng)度條件： 結(jié)構(gòu)要求：叉頭直徑小于軋輥的最小直徑。比重車后的直徑小5-15mm，或等于軋輥名義直徑的85-95%。2滑塊萬向接軸其余局

4、部的尺寸均按經(jīng)驗(yàn)公式選取，P90圖； 叉頭鏜孔直徑d：d=(0.46-0.5)D； 叉頭開口B1：應(yīng)大于月牙滑塊寬度B，即B1B； 扁頭厚度S：SD； 扁頭長(zhǎng)度l：lD； 接軸本體直徑d0：d0D。2、主要參數(shù)(P89-91, 10min) 滑塊式萬向接軸最大傾角8-10，生產(chǎn)中通常初軋機(jī)控制在3-6，板帶軋機(jī)2以內(nèi)，以防止傾角過大而導(dǎo)致磨損加??； 十字頭萬向接軸：最大傾角10-15，通常工作傾角5-10。3傾角 為了減小軋機(jī)主傳動(dòng)裝置的總長(zhǎng)和軋鋼車間的面積，在保證軋機(jī)前后輔助設(shè)備配置的前提下，應(yīng)選取較小的萬向接軸長(zhǎng)度。接軸兩端鉸鏈中心線之間的長(zhǎng)度L： 式中 ：最大允許傾角。 ：軋輥在最高提升

5、位置時(shí)，上軋輥中心線與與人字齒輪機(jī)座上齒輪軸或主電機(jī)中心線的距離。 hs取決于主傳動(dòng)的布置形式，通常：式中 H：上軋輥?zhàn)畲筇嵘叨?；Dmax：軋輥?zhàn)畲笾睆?；tanshL )56 . 2(sh)66 . 2(maxAhDHhxs4萬向接軸的長(zhǎng)度L hx：下軋輥中心線與人字齒輪軸機(jī)座下齒輪軸中心線之間的距離；當(dāng)下齒輪軸線低于齒輪軸中心線取“，有齒輪機(jī)座時(shí)，反之取正，電機(jī)直接傳動(dòng)時(shí)。 A：人字齒輪機(jī)座的中心距。5最大允許扭矩M允 可查閱相關(guān)技術(shù)手冊(cè)，下面給出接軸最大傾角為6時(shí)所能傳遞的最大允許扭矩： M允 式中 D：為叉頭外徑； ：材料許用應(yīng)力。)86 . 2(883D1材料力學(xué)法扁頭強(qiáng)度算計(jì)A：帶

6、切口扁頭強(qiáng)度計(jì)算 3、強(qiáng)度計(jì)算 帶切口扁頭的受力如圖。扁頭上滑塊接觸區(qū)的作用力是不規(guī)那么分布的，為了計(jì)算方便，通常認(rèn)為扁頭承受滑塊方面?zhèn)鱽淼妮d荷的單位壓力近似成三角形分布，所以其合力P的作用點(diǎn)位于三角形的重心處，即距外外表b/3處。其危險(xiǎn)截面在支叉的根部。合力P可按下式計(jì)算：式中 M：接軸傳遞的扭矩；b0：扁頭的總寬度；b：扁頭一個(gè)支叉的寬度。 當(dāng)接軸在傾角下工作時(shí)，合力P的作用力點(diǎn)由扁頭鉸鏈中心移向一側(cè)，此時(shí)，力P在危險(xiǎn)斷面距P力x處產(chǎn)生彎矩Mw和扭矩Mn： 彎矩Mw為 MwP x )176 . 2()32(0bbMP式中x：合力P對(duì)危險(xiǎn)斷面的彎曲力臂，它等于：式中 a：萬向接軸的傾角；x1

7、：接軸鉸鏈中心至危險(xiǎn)斷面的距離。扭矩Mn為 MnPb/6 (2.6-20)196 . 2(sin)32(5 . 010 xabbx所以彎曲應(yīng)力：所以扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：式中S：扁頭的厚度。 ：計(jì)算矩形斷面的抗扭斷面系數(shù)的系數(shù)，它與b/S比值有關(guān)，取值可參見P94表。危險(xiǎn)斷面的合成應(yīng)力，按第四強(qiáng)度合成理論：)226 . 2(3SMn)236 . 2(322j)216 . 2(62bSMw 受力如以下圖，在扁頭的危險(xiǎn)斷面II處，同樣受彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力作用，用向量M表示接軸傳遞的總扭矩，那么可分成成兩個(gè)分力矩M1與M2，其中力矩M1對(duì)扁頭只起扭轉(zhuǎn)作用，而M2對(duì)扁頭起彎曲作用。扭矩M1：M1Mcos (2.6

8、-24)所以扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：彎矩M2：M2Msin (2.6-27)然后再按照第四強(qiáng)度理論合成，即式。)266 . 2(31SMB：帶孔閉式扁頭強(qiáng)度計(jì)算 受力如圖。叉頭的每個(gè)叉股承受滑塊傳來的壓力。與扁頭一樣，在垂直扁頭的斷面AA中，壓力近似看作三角形分布，合力P的作用點(diǎn)通過三角形的重心，即距鉸鏈中心線b1/3處。 合力P為：P3M/2b1式中 M：整個(gè)萬向接軸上傳遞的扭矩； b：叉頭中一個(gè)叉股的寬度。 為了更清楚地表達(dá)力P對(duì)叉股任意斷面所產(chǎn)生的作用，在斷面AA的軸線上加上兩個(gè)大小等于P而方向相反的力P1和P2，那么在叉股上形成了由PP1組成的一對(duì)力偶其大小等萬向接軸傳遞的扭矩M的一半和一個(gè)力P2的

9、等效作用。下面分析叉股上任意斷面II中的受力情況：接軸叉頭強(qiáng)度計(jì)算A：P2對(duì)該斷面x-x 的彎曲應(yīng)力首先P2對(duì)該斷面的彎曲力矩：式中x：P2的力臂：式中x1、y1：分別是斷面中心線的橫縱坐標(biāo)。 再求該力矩在II斷面上產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力：由于該斷面為非對(duì)稱形狀，斷面周邊各點(diǎn)距形心距離不等，故應(yīng)力值也各不相同，在斷面的EF線上的彎曲應(yīng)力最大：)296 . 2(2PxxPMxxxx)306 . 2(sincoscos)(1111ayxtgyxx 式中Wxx(EF)：斷面EF線上各點(diǎn)對(duì)x-x軸的抗彎斷面系數(shù)。計(jì)算時(shí)，通常將扇形的斷面化成等面積的梯形斷面，那么扇形斷面的抗彎斷面系數(shù)可近似按下式求得：)316

10、 .2()()(EFxxxxEFxxWM)326 . 2()43(62632132233222)(CCCCCCCWEFxxB：P2對(duì)斷面的拉力應(yīng)力 P2對(duì)斷面的拉力N就是P2在斷面垂直面上的分力，即：拉力N在斷面上產(chǎn)生的拉應(yīng)力為：式中 F：斷面II的斷面積。N)336 . 2()sin()sin(2PPN)346 . 2(/FNNC：P2對(duì)斷面的剪應(yīng)力 P2對(duì)斷面的剪力Q： 按此式算出的剪切應(yīng)力在合成應(yīng)力中所占的比重較小，通常予以忽略。)356 . 2()cos()cos(2PPQQD：力偶PP1對(duì)斷面軸線y-y的彎曲應(yīng)力 由于PP1組成的力偶在數(shù)值上等于萬向接軸傳遞的扭矩M的一半，故力偶PP

11、1對(duì)斷面軸線y-y的彎曲力矩Myy為： 彎矩Myy在斷面上產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，同理，應(yīng)力在E點(diǎn)或F點(diǎn)處最大，其值： 式中Wyy(EF)：斷面EF線上各點(diǎn)對(duì)y-y軸的抗彎斷面系數(shù)。計(jì)算時(shí)，同樣通常將扇形的斷面化成等面積的梯形斷面教材P95圖，那么扇形斷面的抗彎斷面系數(shù)可近似按下式求得：)366 . 2()sin(2MMyy)386 . 2()()(EFyyyyEFyyWM)396 . 2()2(62431323323232232)(CCCCCCCCCWEFyyyyE：力偶PP1對(duì)斷面軸線y-y的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 力偶PP1對(duì)斷面軸線y-y的扭轉(zhuǎn)力矩MT為： 扭矩在斷面上產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，根據(jù)非圓截面實(shí)心桿件扭轉(zhuǎn)的

12、實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，最大應(yīng)力在距截面重心最近的周邊上，對(duì)II斷面來說，最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力位于斷面的B點(diǎn)，其值為： 式中 WTB：II斷面對(duì)B點(diǎn)處的抗扭斷面系數(shù)，可按下式計(jì)算：式中r：扇形弧的半徑；h：扇形面的高度。)376 . 2()cos(2MMT)406 . 2()()(BTTBTWM)416 . 2()(86. 282. 23)(rhrWBTT綜合分析：通過以上分析與計(jì)算，可得到II斷面上幾個(gè)特殊點(diǎn)應(yīng)力最大點(diǎn)的合成應(yīng)力值：在B點(diǎn)處：在E點(diǎn)和F點(diǎn)處：說明教材P96中下部一段：在具體計(jì)算叉頭的強(qiáng)度時(shí)，必須確定危險(xiǎn)斷面的位置。)426 . 2 (3)(3)(22)(22)()()(BTBTNBxxNEFx

13、x合成)436 . 2()()(NEFyyEFxx合成梅耶洛維奇經(jīng)驗(yàn)公式：扁頭最大應(yīng)力A：帶切口的扁頭帶有切口的扁頭，其最大應(yīng)力按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中 b0：扁頭的總寬度； b：扁頭一個(gè)支叉的寬度； S：扁頭厚度； M：接軸傳遞的扭矩： x：合力P對(duì)危險(xiǎn)斷面的彎曲力臂； ：與b/S有關(guān)的系數(shù)，見教材P94表。)446 .2()6(93)32(1 .12220bxxbSbbM2經(jīng)驗(yàn)公式 B：閉口式扁頭最大應(yīng)力：叉頭最大應(yīng)力 叉頭的最大應(yīng)力位于叉股內(nèi)外表的某一點(diǎn)上，其值按下式計(jì)算：)456 . 2(cos)8 . 13(sin9sin8 . 020220bSaaSbM)466 . 2()(3525. 13kdDDDM 式中k：接軸傾角的影響系數(shù)，其值為： 通常萬向接軸的D/d，那么可簡(jiǎn)化為： 通過上述分析計(jì)算，可以看出，梅耶洛維奇的經(jīng)驗(yàn)公式比材料力學(xué)的理論計(jì)算方法簡(jiǎn)單，實(shí)踐說明，經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算結(jié)果與理論計(jì)算值十分接近，因此實(shí)際使