滑块式万向联轴器叉头强度分析

滑块式万向联轴器叉头强度分析

某热轧带钢厂粗轧机组二辊粗轧机主传动系统采用的滑块式万向联轴器曾多次发生叉头断裂事故,造成严重的损失，对滑块式万向联轴器叉头的强度进行深入分析。对叉头整体分析的基础上采用子模型技术对叉头的应力集中区域进行计算分析,准却获得该区域的应力分布,找出其危险部位,确定其按疲劳强度能长期承受的扭矩和按静强度能承受的较大扭矩,为优化粗轧机组各机架的负荷分配提供了依据。

在叉头受载侧过渡圆弧段中部及叉头锉孔与过渡圆弧交接处尖角存在着应力集中,考虑到单元总数限制及计算时间等因素,整体模型的网格划分较疏,不能反映倒圆角等细节。为此处准确的了解,采用子模型技术,即只对应力集中区域细化网格加以分析。子模型方法又称切割边界位移法,切割边界就是子模型从整个较粗糙的模型分割开的边界。即如果实际分布载荷被等效载荷代替以后,应力和应变只在载荷施加的位置附近有改变。这说明只有在载荷集中位置才有应力集中效应,如果子模型的位置远离应力集中位置犷则子模型内就可以较准却的结果。对于子模型切割边界上的所有节点,程序用原整体模型网格中相应的单元确定自由度数值,然后这些数值用单元形状功能插值到切割边界上。整个模型切割边界的计算位移值即为子模型的边界条件,然后将原整体模型上所有其他载荷和边界条件复制到子模型上。子模型除了能求得模型某部分的准确解,还可以减小甚至取消有限元实体模型中所需的复杂的传递区域,并且能够帮助用户证明网格划分是否足够细。

运用子模型技术使原整体模型不必包含圆角等局部细节,从而节约计算时间,减少工作量。子模型包含了倒圆角等细节,网格划分较细,计算精度。可借用和修改整体模型的几何图形来建立子模型,子模型的位置相对全局坐标原点与原整体模型的相应部分相同,而且使建模工作量减小,省时。用子模型计算后,若子模型的网格还不够细,可再创建另一网格的子模型,而把网格较疏的子模型作为原粗糙模型来用,这样可节省读取结果文件中相应数据的时间,从而节省整个计算时间。