萬向聯軸器法蘭叉架的分析

   萬向聯軸器被廣泛地用于軋鋼、帶鋼的卷曲機、校直機等傳遞動力和運動。現代軋鋼機用萬向聯軸器基本上都是兩端采用法蘭叉架的法蘭與減速機(或等速機)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到聯接,從而實現萬向聯軸器傳遞動力和運動的目的。萬向聯軸器在使用時間之后往往發生法蘭叉架的法蘭從端面鍵或螺孔所對應的法蘭外緣撕開,裂紋不斷向法蘭內部延伸直至法蘭叉架被破壞。本文分析了萬向聯軸器法蘭叉架的法蘭破壞的原因,對法蘭不同軸向截面進行受力分析,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、工藝確定之后,在法蘭的設計中是及為重要的。

法蘭叉架的法蘭破壞原因，分析軋鋼機用重型和超重型萬向聯軸器的法蘭叉架的法蘭與減速機(或等速機)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現法蘭與法蘭的聯接。螺栓將兩個法蘭的端面鍵或齒嚙合使之不出現相對位移,螺栓只起到將兩個法蘭緊固在一起的作用,不承擔扭矩,承擔扭矩的是端面鍵、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。由于這個截面的減小且鍵槽根部有很大的應力集中,所以法蘭叉架在工作一段時間之后,從這個薄弱截面發生裂紋,裂紋不斷向法蘭內部延伸,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法蘭,使法蘭軸向厚度地減小,以致法蘭工作一段時間從螺孔所對應的法蘭外緣產生裂紋,此裂紋將截面abcd貫通后又從螺孔內邊緣產生裂紋,此裂紋向法蘭內部延伸致使法蘭叉架破壞。法蘭叉架的法蘭不僅承擔扭矩對法蘭形成的剪切應力,而且還承擔扭矩轉換到法蘭上的拉應力,當法蘭厚度不足以承擔這個拉應力或處在臨界狀態時,法蘭會在工作一段時間后從截面較薄弱的地方被撕開產生裂紋,這就是萬向聯軸器法蘭叉架法蘭產生裂紋造成法蘭破壞的原因。

萬向聯軸器法蘭叉架法蘭厚度的強度計算及法蘭厚度的確定，軋鋼機用萬向聯軸器的法蘭叉架通過法蘭與相關件聯接實現軋機軋鋼時所 需的扭矩和沖擊。萬向聯軸器法蘭叉架是一個很重要的零件，且頻繁啟動,頻繁正、反轉,每次過鋼都會發生很大的沖擊。其法蘭受力很大,往往對法蘭厚度選擇不當會造成法蘭從外緣被撕開,產生裂紋,造成法蘭的破壞。對于法蘭叉架的法蘭厚度確定很少有可循的計算模式，往往根據所要聯接件的允許外徑計算一下法蘭徑向截面,對于軸向法蘭厚度多為參考同類機型或相似機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,產生裂紋向內延伸,造成法蘭叉架的破壞。法蘭叉架要和相關聯接件實現聯接,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法蘭聯接在一起。鍵槽和螺孔不僅使法蘭軸向截面減小,還會形成應力集中,所以在設計法蘭叉架的厚度時須合理地確定法蘭厚度