作者：江業(yè)泰　陳功彬　丁克　羅禎偉
（廣東省韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司；武漢科技大學(xué)）

　　1　前言
　　廣東省韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司熱軋寬板廠(以下簡稱寬板廠)生產(chǎn)線是一條具有先進(jìn)水平的熱軋寬厚板生產(chǎn)線，整個(gè)工廠的建設(shè)以中外雙方合作設(shè)計(jì)、設(shè)備合作制造的方式進(jìn)行，工藝裝備水平實(shí)現(xiàn)了大型化、自動化和現(xiàn)代化，生產(chǎn)全過程實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制和自動物料跟蹤，并配置了MES和ERP等先進(jìn)的信息化管理系統(tǒng)，使生產(chǎn)線具有較高的信息化管理水平。
　　2　設(shè)備簡介
　　寬板廠的投產(chǎn)促進(jìn)了韶鋼板材生產(chǎn)工藝升級和品種結(jié)構(gòu)調(diào)整，生產(chǎn)的主要品種包括普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、橋梁板、鍋爐容器板、造船用鋼板、高級別管線鋼及高層建筑鋼板等。在軋制高級別船板鋼、高級別管線鋼和高層建筑鋼板等品種鋼時(shí)，由于產(chǎn)品本身強(qiáng)度高，軋制工藝要求嚴(yán)格，對設(shè)備要求高，為此寬板廠四輥軋機(jī)配套的關(guān)鍵設(shè)備均選用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口件，如四輥軋機(jī)(四輥軋機(jī)主要參數(shù)見表1)萬向軸選用德國VOITH公司的HF860.10萬向軸(主要參數(shù)見表2)。

　　寬板廠于2005年2月底投產(chǎn)，初期使用進(jìn)口萬向軸，但存在產(chǎn)品價(jià)格高、交貨周期長等問題，另外，目前國內(nèi)供貨商已具備了制造同類型產(chǎn)品的技術(shù)水準(zhǔn)，為此，韶鋼技術(shù)人員與國內(nèi)某大型傳動設(shè)備制造商共同研究并實(shí)施了寬板廠四輥軋機(jī)萬向軸的國內(nèi)自主制造工作。
　　3　技術(shù)特點(diǎn)和理論分析
　　3.1技術(shù)特點(diǎn)
　　一套萬向軸由1根主傳動軸和2根十字軸連接組成，國內(nèi)自主制造的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)在于十字軸的制造，同時(shí)還要保證國產(chǎn)件與原進(jìn)口件的互換性，為此采用與進(jìn)口件相同的結(jié)構(gòu)形式，即雙法蘭關(guān)節(jié)形式。其由1根主傳動軸/JC80和2根十字軸/SWC860組成，但改原軸承座式十字軸為SWC整體叉頭結(jié)構(gòu)(見圖1)。SWC形十字軸具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)SWC整體叉頭結(jié)構(gòu)在相同回轉(zhuǎn)直徑下，相對于軸承座式無內(nèi)外圈軸承，軸承滾子和十字軸軸頸得以加大，使十字軸和軸承的疲勞扭矩大幅提高；
　　(2)SWC形十字軸軸承采用有外圈的整體式組合軸承，當(dāng)軸承損壞后可只更換軸承，叉頭可重復(fù)使用，降低了維修費(fèi)用；
　　(3)采用十字軸軸肩與軸端平面推力軸承定位，克服了因十字軸自重引起的竄動，減少了整個(gè)十字軸的跳動，從而延長了十字軸使用壽命。
　　3.2關(guān)鍵部件強(qiáng)度校核
　　根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，十字軸軸頸在軸肩處的彎曲強(qiáng)度不足是十字軸失效的主要形式，因此必須對其強(qiáng)度進(jìn)行校核。根據(jù)彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式[1]：

　　式中，Tc為計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·mm；R為十字軸中心到軸頸中部的距離，mm；S為軸頸中部至軸肩的距離，mm；d為軸頸直徑，mm；do為軸頸內(nèi)徑，mm；[σu]為十字軸材料的許用彎曲應(yīng)力，一般取[σu]=σs/(3～3．5)，MPa；σs為十字軸材料的屈服極限，MPa。
　　取d=228．4mm，S=75mm，R=278．5mm，tc疲勞扭矩2570kN·m計(jì)算，則有：

　　其必須小于十字軸材料的[σu]，則需十字軸的材料強(qiáng)度為：

　　σsZ大峰值扭矩5320kN·m計(jì)算，則有：

　　其不須小于十字軸材料的[σu]，只須小于十字軸材料的σs即可。
　　為此，十字軸材料選用20Cr2Ni4Mo，σs≥1080MPa，可滿足要求。
　　4　結(jié)語
　　此次國內(nèi)自主制造萬向軸的轉(zhuǎn)化工藝合理，材質(zhì)選型適當(dāng)，制造技術(shù)成熟可靠，在線使用一年以上無故障，使用壽命與進(jìn)口件基本相當(dāng)，而價(jià)格遠(yuǎn)低于進(jìn)口件，有效降低了備件資金的占用，對同類型生產(chǎn)線具有一定推廣價(jià)值。
 　　[參考文獻(xiàn)]
　　[1]徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊4(第2版)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社。2003．

來源：《軋鋼》