轧钢2OlO年4月·第27卷·第2期·32·STEELR0ILINGApr．2010Vo1．27No．2厚板轧机万向节疲劳破坏分析申延智h，杜国君，高亚南h，熊杰，刘宏民h(1．燕山大学a轧机研究所；b建筑工程与力学学院，河北秦皇岛066004；2．上海宝山钢铁股份有限公司，上海200940)摘要：针对某厂5000nlm厚板轧机主传动系统的十字节多次发生断裂事故的问题，根据实测数据进行了疲劳强度分析计算，并对十字叉头进行了有限元动力学仿真，发现轧机主传动系统扭矩波动较大，并出现了单辊拖动现象，因此应消除单辊拖动，同时对十字节叉头进行材料强化处理。关键词：十字万向节；厚板轧机；疲劳损伤；有限元中图分类号：TG333．15文献标识码：A文章编号：1003—9996(2O1。】020032—04AnalysisofUniversalJointFatigueFailureinHeavyPlateMillSHENYan—zhi，DUGuo—iun，GAOYa—nan，XIONGJie，LIUHong—mina(1．a．RollingMillResearchInstitute；b．CollegeofArchitectureEngineeringandMechanics，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China；2．BaoshanIronandSteelCo．，Ltd．，Shanghai200940，China)Abstract：Inviewofthejointoftenbrokenofthemaindrivesystemofa5000mmheavyplatemill，thefatiguestrengthofjointwascalculated，andthedynamicssimulationofthejointwascarriedoutbyfiniteelementmethod．Basedontheseresults，thetorqueofthemaindrivesystemwasbigwavevalues，andthesingle-rollerdragwasappeared．Therefore，somecountermeasurewereputforward，andthematerialofjointwasstrengthened．Keywords：universaljoint；heavyplate；fatiguedamage；finiteelementmethod1前言部为中空，且加工有十字轴轴孔，因此十字节强度万向节是轧机主传动系统的关键设备，损坏相对较弱。后必将导致轧机无法正常生产l_1]，造成较大经以该轧机上主传动系统为例，对系统在轧制济损失，本文根据某厂厚板轧机实际生产数据对过程中的动力学性能进行分析，根据集中质量法，十字节进行了强度分析和有限元模拟计算。分析建立的6自由度离散模型如图1所示系统中转了现场实际破坏形式和破坏机理，为今后避免此动惯量(kg·Ill)分别为：J1—45652，J2—2822，类事故的发生提供理论参考。。一2614，J一2785，J5—9726，J6—88443；扭转2厚板轧机主传动系统及其动力学模型刚度(N·m／rad)分别为：Kl===1047019756，K2—某厂5000mm厚板轧机为四辊可逆CVC轧846957997，K3—86O0000OO，K4—38592455726，机，由于轧机所受的轧制力矩较大，因此采用上下K一828107850。主传动系统单独驱动形式。为保证轧辊尺寸和压轧制力矩的加载是由钢坯咬入开始的，轧制下位置，主传动系统中设计了异轴传动，采用十字力矩从零开始增加(忽略空载力矩)，直至咬入钢万向节形式实现异轴传动。为了保证轧机稳定坯后达到稳定轧制力矩，这个过程所经历的时间性，两个万向节并列布置，因此万向节直径不得大为咬钢时间，通过对轧机主传动系统进行动力学于轧辊直径。由于十字节的传动要求，其构件内分析，得到系统各轴段扭矩放大系数随咬钢时间收稿日期：2009—08—25基金项目：国家自然科学基金资助项目(50675186)作者简介：申延智(1980一)，男(汉族)，山东聊城人，博士研究生。第27卷·第2期申延智等：厚板轧机万向节疲劳破坏分析’33．当施加4000kN·m扭矩后计算得到叉头的等效应力云图，如图4所示。图l厚板轧机主传动系统动力学模型J轧辊；J。轧机侧十字节；J一支撑轴承节J一电机侧十字节；J5一安全联轴器；J6电机的变化规律，如图2所示。k图3施加载荷和约束的模型辑咬钢时『_自]