万向传动轴

万向传动轴（精选五篇）

万向传动轴 篇1

在汽车的使用过程中经常会发生传动轴振动的故障, 轻则影响汽车的舒适性, 重则传动轴十字轴轴承烧蚀、支承轴承烧蚀、支承橡胶疲劳撕裂、支承壳振裂, 更有甚者损坏与传动轴相连的变速箱和后桥零部件。影响传动轴振动的因素主要有:动平衡剩余不平衡量值过大、变速箱输出法兰和后桥输入法兰止口径向跳动量值过大、传动轴布置角度过大、特别是传动轴的临界转速不满足设计要求, 或者传动轴的固有频率与由于不平衡或者是附加弯矩引起激力的频率相同时, 将会发生共振使传动轴破坏。本文逐一讨论引起传动轴振动的原因。

1 传动轴剩余不平衡量值过大引起振动

通常在传动轴的设计中都规定了传动轴的剩余不平衡量值, 文献[1]中规定传动轴的平衡品质等级为G40, 由于我国汽车行业的发展以及道路质量的提高, 对车辆的速度要求越来越高, 因此传动轴企业目前采用了G16平衡品质等级。

根据传动轴平衡品质等级、传动轴质量、传动轴最高转速, 可由下式算出传动轴许用不平衡量[1]

式中:G为平衡精度, mm/s;ω为角速度, ω=2πn/60, rad/s;Uper为许用不平衡量, g·mm;M为传动轴质量, kg。

每端许用不平衡量为Uper/2。控制传动轴剩余不平衡量值, 是控制传动轴振动的主要途径之一。

影响传动轴动平衡的主要因素:

1) 传动轴的径向跳动量过大。

传动轴径向跳动量是零件形位误差:同轴度、对称度、位置度以及焊接变形的综合反映。这些形位误差过大, 将改变传动轴的质量分布, 动平衡时产生不平衡量值。行业标准规定传动轴焊接合件长度小于1 m的, 径向跳动量小于0.7 mm, 大于1 m的, 径向跳动量小于0.8 mm。

2) 花键配合间隙和十字轴滚针轴承端面与径向间隙过大。

花键配合间隙和十字轴滚针轴承端面间隙与径向间隙过大会造成传动轴动平衡剩余不平衡量值的游动, 使动平衡时很难找到不平衡量值补偿点, 在动平衡要求较严时无法达到规定的剩余不平衡量值, 动平衡无法进行下去。花键配合间隙和十字轴滚针轴承端面、径向间隙是由设计形成的, 如果设计不合理或者制造过程中超差就可能产生以上现象。

3) 叉形零件毛坯对称尺寸超差。

传动轴的叉形零件突缘叉、万向节叉、轴叉的叉部是不加工的毛坯面, 如果毛坯面的对称尺寸超差过多, 会造成零件质量分布不均匀, 影响传动轴动平衡。

2 变速箱输出法兰和后桥输入法兰止口径向跳动超差引起振动

变速箱输出法兰止口和后桥输入法兰止口径向跳动超差, 即使是传动轴动平衡合格, 还是会引起振动。因为传动轴装在2个轴线跳动不合格的连接盘上, 动平衡被破坏了, 引起了传动轴的新的不平衡, 将产生振动。

3 传动轴布置角度过大引起振动

3.1 由于布置角度过大造成不等速性引起传动轴产生振动

十字轴式万向节传动轴是非等速传动轴, 只有在以下两种情况下, 传动轴输入轴线和输出轴线的角速度才是相等的。

1) 传动轴各轴线的布置交角等于零。

2) 传动轴各轴线的布置交角不等于零但满足如下三个条件的: (1) 传动轴的所有轴线在同一平面内; (2) 传动轴输入轴线与传动轴的交角等于输出轴线与传动轴的交角; (3) 两端万向节叉相位相同。

传动轴的布置型式如图1、图2所示。即传动轴的三根轴线在同一平面内, 若β1=β2, 则输入轴的角速度ω1等于输出轴的角速度ω2。然而在汽车的传动轴布置当中, 要使β1=β2很难做到, 即使静止时β1=β2, 在行驶当中也很难保证两角相等。然而不等速性又会怎样影响传动轴的振动呢, 从单个万向节的运动规律 (如图3) 可以看出, 两轴线有夹角β时的运动关系式为[2]:

式中:α1为主动轴Ⅰ瞬时转角;α2为从动轴Ⅱ瞬时转角;β为传动轴Ⅰ和传动轴Ⅱ的交角。

图4中虚线l1是同步线, l2是不同步线。式 (2) 就是输入轴Ⅰ和输出轴Ⅱ转角随两轴夹角的变化关系, 由图4可知, 当主动轴转角从0~90°时, 从动轴转角是超前的, 即α2>α1。并且转角差在45°为最大值, 随后差值减小。即在此区间从动轴转速先加快后减慢, 当主动轴转过90°时从动轴也转过90°, α1从90°到180°, 从动轴转角相对主动轴是滞后的, 即α2<α1, 并且两角差值在135°时达到最大值。随后差值减小。即在此区间从动轴转速先减慢后加快。当主动轴转速转过180°时从动轴转速也转过180°。后半转情况与前半转相同。因此主动轴以等角速转动时, 从动轴时快时慢, 此即普通十字轴万向节传动轴的不等速性。为了消除单万向节传动的不等速性, 传动轴设计采用了双万向节传动 (如图1、图2所示) 。虽然输出轴的角速度和输入轴的角速度是相等的, 但传动轴的中间轴仍是不等速的, 这种万向节传动轴的转角差会造成动力总成支承和悬挂弹性元件的振动载荷, 特别是传动轴中间支承弹性元件的振动载荷, 会引起它们的振动, 缩短弹性体的疲劳寿命。此外还能引起齿轮的冲击和噪音。

单万向节两轴的最大转角差△φmax与两轴线的夹角β的关系为△φmax=β2/4, △φmax和β的单位为rad。

单万向节传动轴如图3, 在两轴线有夹角的情况下是不等速的, 在汽车中很少单独采用。

双万向节传动轴如图1是汽车常用的布置型式, 图2是工程机械常用的布置型式。两端万向节轴线之间的夹角差β1-β2应小于1°~1.5°。

多万向节传动轴也是汽车最常用的一种布置型式, 在汽车动力传动中, 由于轴距很大采用双万向节传动时, 传动轴很长, 临界转速不满足, 常常将传动轴分为两节和多节, 采用中间支承, 如图5~图7所示。

多万向节传动输出轴和输入轴的运动关系, 犹如具有夹角βe而主动叉具有初相位的单万向节传动一样。此夹角βe称为当量夹角。

假如多万向节传动的各轴轴线均在同一平面, 且各传动轴两端万向节叉平面之间的夹角为零或90°, 当量夹角为[3]

式中, β1、β2、β3等为各万向节的夹角。式中正负号的确定方法:当第一万向节的主动叉位于各轴线所在的平面内, 在其余的万向节中, 如果其主动叉平面与此平面重合定为正, 与平面垂直则为负。为使多万向节传动的输出轴与输入轴等速旋转, 必须使当量夹角βe=0。实际布置中βe=0很难实现, 但多万向节传动的当量夹角应小于3°, 应对多万向节传动输出轴的角加速度βe2ω12加以限制。对于乘用车, βe2ω12应小于350 rad/s2;对于货车βe2ω12应小于600 rad/s2。

3.2 由于布置角度过大造成附加弯矩引起传动轴振动

由于轴间交角β的存在, 在传递扭矩时, 输入轴和输出轴还承受由万向节十字轴轴径传至万向节叉的一个周期性的附加弯矩的作用, 此力矩在传动轴两端支承处造成径向反作用力, 在传动轴中间轴作用附加弯矩。

1) 主动叉作用的转矩T1、从动叉的转矩T2的计算公式为[2]

式中:准1为主动叉转角;β为主、从动叉轴线交角。

当主动叉转角φ1为90°、270°等值时, 得

当主动叉转角φ1为0°、180°等值时, 得

2) 主动叉附加弯矩为T1′, 从动叉附加弯矩为T2′[2]。

(1) 当φ1=0°, 180°, 360°…时, T1′为零, 从动叉上的附加弯矩为T2′=T1sinβ。

(2) 当φ1=90°, 270°, 360°…时, T2′为零, 主动叉上的附加弯矩为T1′=T1tanβ。

附加弯矩在万向节主、从动叉轴支承上引起周期性变化的径向脉冲载荷, 可激起支承振动。此附加弯矩使传动轴产生附加应力和弯曲变形, 从而降低传动轴疲劳强度和破坏转速。

3.3 由于布置角度过大造成的惯性力矩引起的传动轴振动

如前所述, 十字轴万向节不是等速万向节, 如果主动叉轴转速不变, 则从动叉轴周期地加速、减速旋转, 产生惯性力矩为[2]Tj=I2ε2。

当传动轴转速很高时, 由于从动叉轴运转的不均匀性加剧, 所产生的惯性载荷有可能大大超过其工作载荷, 且交变地作用着, 引起传动轴变形, 动平衡破坏, 因而产生传动轴振动。应采取有效措施降低万向传动的动载荷。

鉴于以上由于传动轴布置角度过大引起的三种振动, 即不等速性引起的传动轴振动、附加弯矩引起的传动轴振动、惯性力矩引起的传动轴振动。因此在传动轴的布置中规定了传动轴的布置角度β, 见表1[2]。

4 临界转速不满足引起传动轴共振

在选择传动轴长度和断面尺寸时, 应考虑使传动轴有足够高的临界转速[2]。

式中:nk为临界转速, r/min;L为传动轴长度, 即两万向节中心之间的距离, mm;D为传动轴轴管的外径, mm;d为传动轴管的内径, mm。

在设计传动轴时, 要使传动轴的最高转速小于0.7nk, 保证传动轴不发生共振。

5 传动轴的固有频率与激力的频率重合引起传动轴共振

在汽车设计中, 一定要使传动轴的固有频率避开由于不平衡引起的径向力 (每转变化1次) 和附加弯矩引起的径向力 (每转变化2次) 的周期性激力的频率, 避免传动轴产生共振。对于带有支承的传动轴, 为了改变传动轴的固有频率, 常常改变支承弹性元件的刚度。中间悬置质量m的固有频率可按下式计算[3]

式中:CR为中间支承弹性体的径向刚度, N/mm;G为与中间支承悬置质量m对应的重力, 它等于传动轴落在中间支承上的那一部分重力与中间支承及其座所受重力之和, N;g为重力加速度, mm/s2。

在设计中间支承时, 应合理选择其橡胶弹性元件的径向刚度CR, 使固有频率f对应的临界转速n=60f (单位为r/min) 尽可能低于传动轴的常用转速范围, 以避免共振, 保证隔振效果好。

6 结语

总之, 影响传动轴振动的主要因素有以上五个方面, 在汽车设计和传动轴制造中要重点控制, 否则, 在传动轴实际使用中这些振动可能会单一出现, 也可能同时出现。

参考文献

[1]QC/T29082-92汽车传动轴总成技术条件[S].

[2]刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社, 2006.

万向传动装置的安装和润滑 篇2

关键词：传动轴,万向节,安装,润滑,故障诊断

1 概述

万向传动装置由传动轴、万向节、中间支承等部件组成。能在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。万向传动装置在工作时,经常处于高转速状态且承受较大的转矩和冲击负荷,其伸缩节还要随着悬架的变形而不断地伸长和缩短,与变速器第二轴及驱动桥主减速器的主动轴之间的夹角也在不断地改变,因而容易受到损坏。实践证明,万向传动装置的损坏主要为万向节十字轴轴颈和滚针轴承磨损,十字轴轴颈和滚针轴承碗工作面出现压痕与剥落。对万向传动装置进行正确安装和良好的润滑,既可防止十字轴和滚针的早期损坏,又可延长万向节的使用寿命。

2 万向传动装置的安装

1)滚针硬度应在58HRC以上,轴承中同组滚针直径的最大与最小值之差应控制在0.003 mm以内,否则会加重载荷在滚针间分配的不均匀性。滚针轴承的径向间隙过大会使受载的滚针数减少而引起滚针歪斜,间隙过小则可能受热卡住,合适的间隙为0.009~0.095 mm。滚针的周向总间隙取0.08~0.30mm为宜。万向节总成装配前要清洗干净,滚针不得少装,装配后应转动灵活。

2)为了消除传动轴的不等速传动,防止传动轴产生振动和传动系冲击,一定要依照箭头印记进行装配。当传动轴较短,只需要两个不等速万向节传力时,不等速万向传动轴正常工作的条件之一就是要保证传动轴两端的万向节叉在同一平面内,且传动轴的夹角必须相等。若传动轴较长,需要三个不等速万向节传力时,其正确安装方法是要保证第一、第二个万向节的主动叉和第三个万向节的从动叉在同一平面内。若需要四个不等速万向节传力时,则需保证第一个万向节的从动叉、第二个万向节的主动叉、第三个万向节的从动叉、第四个万向节的主动叉在同一平面内,简称为“从-主-从-主”在同一平面内。按“从-从-从-主”原则在同一平面内安装也可以。

3)万向节传动轴装车时,还应注意其各部分的互相联系和影响。对于有中间支承的传动轴,中间轴承盖螺栓不能先拧紧,应在前、后传动轴都装配完并试车走一段,使轴承自动找准中心后再进行旋紧。

4)装车时传动轴的伸缩花键一端不应靠近驱动桥,而应靠近变速器,以减小其轴向摩擦力及磨损。

5)传动轴上各处加油嘴应装在同一方向,以便于加注润滑脂,伸缩节防尘套两只卡箍的牙扣应装在径向相对的位置(相差l80°)。

3 万向传动装置的润滑

根据有关规定,滑动叉键齿的润滑需使用钙基润滑脂(黄油);十字轴的滚针轴承和三桥驱动的中间轴承的润滑需使用齿轮油。而在实际工作中,不少驾驶员和维修人员对传动轴的润滑用油缺乏足够的认识,有的为了工作方便或因无加注设备,对十字轴滚针轴承的润滑使用黄油;更有很多驾驶员和维修人员看到十字轴的注油嘴与黄油嘴相似,便认为该部位要加注黄油。这些错误做法造成了十字轴的早期损坏。

加注黄油能导致十字轴的早期损坏。汽车经常处在大负荷下连续运转,万向节温度高(超过100℃),会使黄油中的水分逐渐蒸发,基础油大部分便被分离出来而形成皂质,其流动性较差,起不到润滑作用。油膜失效后,难以形成新的油膜,使滚针轴承及十字轴处于半干或干摩擦状态。同时,润滑脂分油或蒸发后形成的较硬的皂质,还会阻碍滚针的滚动。万向节没有排油装置,维护作业时,注入的新油不易进到滚针中间,绝大部分从安全阀被排掉了,这也是导致十字轴轴颈与滚针轴承因长期得不到良好润滑而出现早期损坏的原因。

十字轴万向节可加注齿轮油润滑。这是因为:(1)齿轮油具有适当的粘度,不致因离心力从接触面甩掉;且油膜强度较高,能形成良好的弹性动压润滑;(2)齿轮油具有优良的油性和极压性,能保证在压力很高的工作条件下建立起边界润滑油膜。

考虑到目前的实际情况,凡有齿轮油加注设备的都应加注齿轮油润滑十字轴,而且要求定期加注,以防止因缺油加剧十字轴及滚针的磨损;如无加注设备,最好改用锂基润滑脂,因为它滴点高,可在100℃以上的高温下使用,但也要结合维护作业,在分解万向节时,把旧油清理出来后再重新加注新油。

为确保传动轴在装车时的方便,传动轴出厂时未经注油(十字轴万向节及花键活动部位只注入少量油,以防生锈)。因为传动轴若在装车前把油注足,将使操作者在车底安装调整传动轴伸缩节十分困难。故传动轴在出厂时都不注油,这种作法是国际性的作法,因此在安装完毕后务必将油注足。注油时,花键部位要看见花键轴套口的四周溢油;十字轴万向节要看见四个轴承座都要溢油。加油时间为每二星期注油一次,连续注油四次以后,可一月注油一次。因新轴里面藏有空气,每次注油后经过二星期的磨合,再注油,再磨合,经过四次注油,里面的润滑油已基本饱满和正常,空气及磨合中的废金属粉末已被排出,所以以后可一月注油一次。

4 万向传动装置的故障判断及排除

1)车辆起步时,传动轴出现撞击声,行车中改变车速或高速低挡行驶时也出现撞击声。当车辆突然改变速度时,出现一声金属敲击声,大多是个别凸缘或万向节轴承松旷,应检查、紧固或更换万向节轴承。若在实施制动减速时,传动轴出现沉重金属撞击声,应检查后钢板弹簧处骑马螺栓是否松动。若车辆起步或行车中始终有明显异响并有震动,多为中间轴承支架固定螺栓松动或中间轴承松旷。若车辆起步或变换车速时撞击声明显,在低速行驶时比高速时异响明显,说明中间轴承内座圈配合松动。停车后用眼睛观察,即可查明故障。

2)车辆起步时无响声,行驶中与加速及脱挡滑行时有异响,且响声清晰。具体地说,若汽车低速行驶或脱挡滑行,有清晰、清脆且有节奏的金属敲击声,多为万向节轴承装配过紧。提高车速响声增大,脱挡滑行尤为明显,一般是中间轴承响。若响声混浊、沉闷且连续不断,说明中间轴承散架。若响声是连续的,在旋松中间支承轴承盖螺栓时响声消失,为中间轴承安装歪斜。若响声杂乱,时而出现不规则的撞击声,应检查万向节叉的排列情况。若高速时传动轴有响声,脱挡滑行时响声依旧,则应检查中间轴承座圈是否有损坏及支架装配是否正确。

万向传动轴 篇3

万向传动装置是汽车传动系中承上启下的重要环节, 起着动力传递的作用。万向传动装置常见于汽车变速器与驱动桥之间的动力传递。传动轴的异响和振动是万向传动装置的主要故障之一。因此, 对传动装置的模态频率和振型分析就显得尤为重要, 通过结构的改变和完善避开共振频率, 从而在传动装置出现故障时减小共振对汽车零部件的危害, 以提高汽车的安全使用性能。本文利用模态振型的理论, 通过三维软件Solid Works建立传动轴的三维模型, 然后用Abaqus对其进行模态和振型的分析。通过对结果的分析得到传动轴的动态特性。

汽车传统的设计制造中对振动频率的分析, 只有在整车测试时才会发现是否有共振现象的发生, 运用有限元分析软件对其进行模拟, 可以有效并提前发现是否有共振的问题, 从而提前发现问题, 提前得到有效的弥补和改进。目前对于模态分析常用的是ANSYS分析, 本文运用Solid Works和Abaqus相结合, 对汽车传动装置进行分析, 该软件界面更加友好, 分析更加便捷, 后处理结果更加清晰直观, 从而提升分析效率。

1 三维模型的建立

利用Solid Works三维建模软件, 对万向传动装置中的传动轴进行建模, 传动轴包括中间传动筒状梁、万向节叉和十字轴等部件, 对各个零件进行建模, 然后装配到一起, 建立完整的传动装置, 得到如图1所示的模型。

传动轴所选用的材料为20Cr, 该材料的基本属性如下:弹性模量:210GPa, 泊松比0.3, 密度:7.85e+3kg/m3。

2 传动轴模态分析

汽车行驶中传动轴受到各种振动源的作用, 如在行驶路面的多变和十字轴及轴承磨损严重等情况下会发生振动, 当振动激励频率接近于传动轴的固有频率时, 会产生共振现象, 使得振动更加剧烈, 破坏相关结构, 为了提高结构的寿命及可靠性, 就要对其进行模态分析, 通过对结构进行优化设计, 使结构的固有频率避开有关振源的激励频率。传动装置位于变速器和驱动桥之间, 通过螺栓固定。应采用约束模态, 对传动装置两端进行约束, 计算模态频率。用Abaqus进行模态分析的步骤如下:首先把建好的模型导入到软件中, 然后创建材料和截面属性, 接着进行装配件的定义, 并定义分析步选择Linear Perturbation:Frequency, 定义三阶频率和振型, 然后对模型施加载荷和边界条件, 模态分析中只有边界条件起作用, 因此在传动轴两端施加固定约束;最后划分网格进行分析, 得到分析结果, 并对结果进行后处理, 模型的三阶振型结果如图2-4所示。

从分析结果中可以看到, 一、二阶振型中中间部位的振动较大。当该结构的振动频率达到其固有频率时, 该结构的振幅加大, 并超过了允许值, 这种现象会引起结构的破坏, 因此应避免这种情况的发生。为了避免振动过大引起传动装置损坏, 这就需要对万向传动装置的结构进行必要的优化, 让其在振动源的影响下的振动频率避开传动轴的固有频率, 以尽可能减小振动对传动轴的破坏影响。

3 结论

通过有限元分析技术可以有效地提高研发效率, 可以高效地找都最优化的结构, 大大地提高了汽车相关结构的研发效率。通过Solid Works和Abaqus软件相结合的方法进行模态分析, 得到的结果准确可行, 有效地避免了共振现象对传动装置的影响。在传动装置的设计中, 既要保证具有足够的强度和应付振动的要求, 又要使结构更加简单轻便, 这就要求在材料选用和结构设计中要尽可能地精确, 在上述模态分析中, 可以发现传动装置的中间部位是非常薄弱的, 振幅相对较大, 容易造成损坏, 因此要加强该部位的优化设计, 以保证车辆对传动装置的要求。

摘要：万向传动装置在汽车中起到了传递扭矩的关键作用, 本文运用Solid Works三维建模软件对车辆传动轴进行建模, 并运用Abaqus有限元分析软件对模型进行模态分析, 得到传动装置的模态和振型, 为优化传动轴的结构设计提供支持。

关键词：万向传动装置,Abaqus,模态分析

参考文献

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[2]彭红星.传动轴的有限元分析与设计优化[J].机械工程师, 2009, 12:114-115.

[3]王延芸, 韩兵, 朱茂桃, 混合动力发动机传动轴有限元分析[J].机械设计与制造, 2010, 3 (3) :6-7.

[4]钟飞, 史青录, 周绍利.基于Workbench的推土机终传动轴有限元分析[J].设计计算, 建筑机械, 2012, 10:94-96.

[5]郭云龙, 赵雨东, 发动机动态试验台传动轴设计研究[J].内燃机工程, 2003, 6 (24) :37-41.

机车万向传动装置和驱动桥的维护 篇4

一级维护时, 应进行润滑和紧固作业。对传动轴的十字轴、传动轴滑动叉、中间支撑轴承等加注锂基或钙基润滑脂 (不能用钠基润滑脂, 它抗水性能差, 容易被水冲掉) , 每次加油应确认油嘴畅通, 对不通的油嘴应及时更换。检查传动轴各部螺栓和螺母的紧固情况, 特别是万向节叉凸缘连接螺栓和中间支撑支架的固定嫘栓等, 应按规定的力矩拧紧。

二级维护时, 传动装置应全部分解、清洗检查。检查传动轴十字轴轴承的间隙, 十字轴轴承的配合应以用手不能感觉出轴向有位移量为准。对传动轴中间支撑轴承, 应检查其是否松旷及运转中有无异响, 当其径向松旷超过规定, 或不能自由转动, 或拆检轴承出现黏着磨损时, 应予以更换。

拆卸传动轴前, 车辆应停放在水平的路面上, 楔住汽车的前、后轮, 防止拆卸传动轴时汽车移动而造成事故。在每个万向节叉的凸缘上做好标记, 以确保作业后的原位装复, 否则极易破坏万向传动装置的平衡性, 造成运转噪声和强烈振动。

拆卸传动轴时, 应从传动轴后端与驱动桥连接处开始。先把与后桥凸缘连接的螺栓拧松取下, 然后将与中间传动轴凸缘连接的螺栓拧下, 拆下传动轴总成, 然后松开中间支撑支架与车架的连接螺栓, 最后取下前端凸缘盘, 拆下中间传动轴。

传动轴中间轴承不应有过分松旷、退火变色或明显损坏现象。轴承径向间隙应小于0.06mm, 轴向间隙应小于0.5mm, 否则应更换轴承。中间轴承油封及橡胶垫环老化, 应予以更换。对万向节十字轴和滚针轴承, 应检查径向松动量。十字轴轴颈有轻度压痕时允许修磨, 压痕较深应予更换。轴颈与轴承的径向间隙, 新件不应超过0.1mm, 使用限度一般不超过0.2mm。十字轴滚针如有缺少或损坏, 应成套更换。十字安全阀良好, 油封应不漏油。修复后, 传动轴应按记号原位装复。装配时, 同一传动轴两端的万向节叉应装在同一平面。许多车型都有特殊规定的记号, 应注意对准。螺栓拧紧力矩要适当, 一般直径为12mm的螺栓拧紧力矩为49～58.8N·m。防松垫圈不可漏装。

安装中间轴承, 其轴承盖固定螺栓应在装配完毕试车后, 使轴承自动找准中心再进行旋紧, 注意不可拧得过紧, 以免将橡胶垫环压坏。

车辆驱动桥的维护在一级、二级维护中占有重要的位置。

一级维护。一级维护时, 对驱动桥和车轮应进行下述的维护作业:

检查后桥壳是否有裂纹及不正常的渗漏。如有渗漏, 应查明原因, 予以排除;检查各部螺栓、螺母的连接是否可靠;后桥壳体内的润滑油量是否合适, 其油面应不低于检视孔下沿15mm处;后桥壳的通气塞应保持畅通;用推动轮毂来检查轴承的预紧度时, 应无明显手感的旷量;检视轮胎和半轴上的外露螺栓、螺母, 不得有松动。

二级维护。二级维护除进行一级维护的所有项目外, 还应进行以下内容:

检查半轴, 半轴应无弯曲、裂纹, 键槽无过度磨损。如有键槽磨损时, 应进行左、右半轴的换位;拆下轮毂, 检查半轴套管是否有配合松旷和裂纹, 各螺纹的损伤不得超过2牙;检视后桥壳是否有裂纹;放油后, 拆下后桥壳盖, 清除油污, 并检查齿轮、轴承及各部螺栓紧固情况, 必要时可以更换齿轮和轴承;检视主减速器的油封有无漏油, 凸缘螺母是否松动, 检查主减速器的连接螺栓的紧固情况;检查轮毂轴承的紧固情况。必要时按技术条件的要求校紧。

二级维护时, 还要根据有无下列现象, 决定后桥维护的附加作业项目:

主减速器有无异响, 主减速器的啮合间隙是否过大。如有上述现象, 说明轮齿磨损或啮合间隙过大, 应调整啮合间隙, 并检查齿面接合状况。检查后桥在正常工作时的油温是否超过60℃, 并伴有异响。如有此现象, 说明齿轮啮合不当或轮齿有折齿, 也可能是由于轴承预紧度过大, 应拆检主减速器和差速器。

轧机传动系统万向接轴振动影响分析 篇5

与其他种类的大型高载荷机械设备类似, 轧机在其轧制生产过程中也必然存在着振动现象。系统的外载荷主要为轧制力矩和主电机扭矩。垂直振动的受载系统一般包括轧辊、轴承座、压下系统、弯辊装置、机架等。轧制力、弯辊力、平衡力等是垂直振动系统的主要外载荷。轧机主传动系统的主要振动形式为扭转振动, 而轧钢机工作机座的主要振动形式为垂直振动。轧机传动系统的动态特性对轧制质量也有较大的影响, 本文以唐钢某厂的冷轧生产线中的六辊轧机为研究对象, 对其传动系统关键件万向联轴器进行有限元分析。

1 万向接轴器分析

万向接轴的三维装配图如图1所示。

左端的接轴部分与轧辊相连, 右端的接轴与分配箱相连, 中间部分靠两个万向节相连。

两个叉头与十字轴都是销孔连接, 可以自由转动的, 万向联轴器就是通过两个可以自由转动的销孔连接的配合实现“万向”功能的。所以在万向联轴器中叉头和万向接轴均为关键件, 其强度是否满足直接影响万向联轴器的传动功能。

下面对叉头及万向接轴进行有限元分析。

1) 万向接轴谐响应分析。

虽然模态和谐响应同属于线性分析, 本着研究的严谨性, 谐响应分析仍然采用0°和12°两种工作状态。

由任务书可知轧制力矩为84 k N·m, 力矩由万向接轴接近电机的那端传到轧辊经过了万向联轴器和滚子轴承, 查表得传递效率分别为0.96和0.98, 电机端扭矩为M, 则M×0.96×0.98=84, 得M=89.3 k N·m。

将扭矩加载到与十字轴相接处的半圆面上, 同时变换为面力F, 与十字轴接触的两个圆面的距离l为184 mm, 则

F×l=M。

解得F=2.427×105N。

约束:根据万向接轴的实际工作状态, 电机端叉头端面全约束, 万向联轴器的中心轴线上加全约束。在对称面上施加对称约束。

载荷:将扭矩转换成力偶施加在轧辊端端面的节点上。

取谐响应分析时施加的简谐波的频率范围为0~1100 Hz, 载荷步为20步。

2) 结果分析。

在模型上取点如图2, 分别观察节点在X、Y、Z三个方向上的共振情况。为了与真实状况相接近, 通过在两个模型取不同区域的点形成曲线, 进一步观察、分析得出更能准确说明问题的点, 如图3。

图3中, 曲线的横坐标是频率, 纵坐标是振幅。采集实体上的各个节点, 分别观察分析各个节点的X、Y、Z方向的受迫振动情况。图3列出的是具有代表性的四个节点的振形图。

根据以上分析, 得到结论:在两种工作状态下, 万向接轴各个节点的三个方向都会在100 Hz、570 Hz和800 Hz附近的某一频率振幅较大, 有共振产生。建议在轧机的工作环境要避免或减少以上频率的振动, 以免引起共振。

2 结论

本文以冷连轧轧机为研究对象, 在总结轧机振动研究成果的基础上, 对六辊轧机垂直系统的主传动系统关键部分———万向接轴进行了有限元分析。利用ANSYS有限元软件对万向接轴等传动部件进行了谐响应分析, 结果表明, 通过对万向接轴整体的谐响应的分析, 得到系统的共振点会在100 Hz附近, 是第一阶扭振频率。故扭振对传动系统的影响最大。

参考文献

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