万向联轴器

万向联轴器简介
万向联轴器用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。

SWC型、SWP型十字轴式万向联轴器
SWC型、SWP型十字轴式万向联轴器能广泛应用于冶金、起重、工程运输、矿山、石油、船舶、煤炭、橡胶、造纸机械及其它重机行业的机械轴系中传递转矩。

SWC型、SWP型十字轴式万向联轴器的主要特点为：
1.具有较大的角度补偿能力。

，轴线折角，SWC型轴线折角可达15度~25度，SWP 型可达10度左右。

2.结构紧凑合理。

SWC型采用整体式叉头，使运载更具可靠性。

3.承载能力大。

与回转直径相同的其它型式的联轴相比较，其所传递的扭矩更大，此对回转直径受限制的机械设备，其配套范围更具优越性。

4.传动效率高。

其传动效率达98-99.8％，用于大功率传动，节能效果明显。

5.运载平稳，噪声低，装拆维护方便。

一、种类
万向联轴器有多种结构型式，例如：十字轴式、球笼式、球叉式、凸块式、球销式、球铰式、球铰柱塞式、三销式、三叉杆式、三球销式、铰杆式等。

最常用的为十字轴式，其次为球笼龙，
在实际应用中根据所传递转矩大小分为重型、中型、轻型和小型。

二、特点
万向联轴器的共同特点是角向补偿量较大，不同结构型式万向联轴器两轴线夹角不相同，一般≤5°-45°之间。

万向联轴器利用其机构的特点，使两轴不在同一轴线，存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转，并可靠地传递转矩和运动。

三、结构
1.球笼式
球笼式万向联轴器是通过球笼外环和星形内环分别与主、从动轴相联，传力钢球的中心都位于通过联轴器中心的平面内，并装在由球形外环和星形内环外球面凹槽组成的滚道中，两个球面的中心与万向联轴器的中心重合，为了保证所有钢球中心都在两轴轴线间夹角的平分面上，钢球装于球笼内，从而保证了联轴器主、从动轴之间的夹角变化时，传力点能始终位于夹角的平分线上，因此，球笼式万向联轴器主、从动轴间的传速得以保持同步。

传动方式可采用滑动传动，也可采用滚动传动。

采用滑动传动时，为了缓冲和减振，在球臂和传力臂上安装有聚合物缓冲套3。

当采用滚动传动时，则在球臂和传力臂上将原装有的缓冲套3改装为滚动件，同时，在球头和臼座之间亦将原装有的缓冲垫改为滚动件，以适应刚性传动的需要。

传动的通用部件，而且也可用于高速传动。

该万向联轴器适用范围广泛，尤其是适合于大倾角、径向尺寸受限制工况条件的轴系传动。

2.十字轴式
如右图<十字轴式万向联轴器a>所示，它由两个叉形接头1、3，一个中间联接件2和轴销4(包括销套及铆钉)、5所组成；轴销4与5互相垂直配置并分别把两个叉形接头与中间件2联接起来。

这样，就构成了一个可动的联接。

这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角(夹角α最大可达35°～45°)，而且在机器运转时，夹角发生改变仍可正常传动；但当过大时，传动效率会显著降低。

这种联轴器的缺点是:当主动轴角速度ω1为常数时，从动轴的角速度并不是常数，而是在一定范围内(ω1cosα≤ω3≤ω1/cosα)变化，因而在传动中将产生附加动载荷。

为了改善这种情况，常将十字轴式万向联轴器成对使用(右图<十字轴式万向联轴器b>)，但应注意安装时必须保证轴、轴与中间轴之间的夹角相等，并且中间轴的两端的叉形接头应在同一平面内(右图<双万向联轴器>)。

只有这种双万向联轴器才可以得到ω3=ω1
3.球铰式
十字轴联轴器的工程背景。

1.型材轧机
表1 轧机按轧辊的排列和数目分类名称使用情况
二辊式可逆式：方坯初轧机，板坯初轧机，方一板坯初轧机，中厚板轧机，冷轧带钢轧机
等
不可逆式：钢坯连轧机，叠轧薄板轧机，冷轧薄板或带钢轧机，连轧型钢，线材轧
机，自动轧管机
三辊式轨梁轧机；大型、中型、小型型材轧机；开坯轧机
劳特式中厚板轧机
复二重式小型及线材轧机
四辊式中厚板轧机，冷、热带钢轧机，热薄板轧机，平整机
多辊式有八辊、十二辊、二十辊、三十二辊等薄带和箔材冷轧机
行星式热带轧机，开坯机
立辊式钢坯连轧机，型钢连轧机
万能式板坯初轧机，中厚板轧机，热带轧机，H 型钢轧机，型钢轧机，线材轧机
斜辊式二辊：无缝钢管穿孔机，延伸机，均整机三辊：无缝钢管穿孔机，轧管机，
均整机
盘式无缝钢管穿孔机，轧管机
蘑菇式无缝钢管穿孔机
轧辊45布置高速线材轧机，定径机，减径机
轧辊15。

／75。

布置
高速线材轧机
表2 轧机按机架排列方式分类
表4 轧机按轧制产品特征分类
轧机分类
轧钢机按轧机布置形式可以分为以下几种：
1)单机座轧机，轧制从开始到结束都在同一架轧机上进行(图1a)；
2)横列式轧机，由两架或两架以上轧机横向排列组成。

横列式轧机可以是一列的，也可以是几列的(图1b、
c)。

3)纵列式轧机，由两个以上轧机纵向排列而成。

轧件依次在每个轧机中轧制一道(图1d)。

4)半连续式轧机，由两组轧机组成，其中一组是纵列式或横列式轧机，一组是连续式轧机(图1e)。

5)连续式轧机，由几个轧机按轧制方向顺序排成一行，轧件同时在几个轧机上轧制，并保持连轧关系，即各架轧机单位时间内的金属流量相等。

(见图1f、g)。

6)越野式轧机，由两列或两列以上的纵列式轧机组合而成。

轧件依次在各个轧机轧一道(图1h)。

7)布棋式轧机，由几列纵列式与单机架轧机组成。

它形似象棋子在棋盘上的布置，故取名布棋式轧机(图1i)。

轧机的各种布置形式如图1所示。

图1 轧机的布置形式
a-单机座轧机；b-一列横列式轧机；c-多列横列式轧机；
d一纵列式轧机；e一组连续式与一组横列式轧机组成的半连续式轧机；
f-一组连续式轧机；g一多组连续式轧机；
h-越野式轧机；i-布棋式轧机
按轧辊数量分类，轧机有五类，即二辊式、三辊式、四辊式、多辊式及万能式轧钢机，分述于下：
1)二辊式轧钢机(也叫二重式轧机)，又可分为可逆式与不可逆式两种。

二辊不可逆式轧机的轧辊转动方向在轧制过程中是不变的，轧件在轧辊间只往一个方向通过，例如叠轧薄板轧机(见图2)。

二辊可逆式轧机，其轧辊可以正反转，轧件可以来回轧制。

这种轧机采用直流电机驱动。

轧制钢锭的初轧机就是这种型式。

2)三辊式轧机(也叫三重式轧机)，轧辊转动方向固定不变，轧件从中下辊间轧过去，又从中上辊间轧过来，进行所谓的往复轧制，又称穿梭轧制。

在这类轧机中有三个轧辊直径相同的型钢轧机；有上下辊径相同而中辊较细的三辊劳特式钢板轧机(见图3)。

另外，还有一种三辊轧机，它虽然也有三个轧辊，但轧件只从两个轧辊，即上、中辊或中、下辊之间轧过。

在横列式小型或线材车间的粗轧机组中，轧件依次交替从相邻机座的中、下辊和上、中辊之间通过，各机座中不承担轧钢的那一根轧辊只起传动作用。

轧件从中、下辊通过时叫下轧制线轧制，从上、中辊之间通过时叫上轧制线轧制。

为区别于一般三辊轧机，通常称这类轧机为二辊交替式轧机或盲三辊轧机。

3)四辊式轧钢机(也叫四重式轧机)，其中间两个轧辊为工作辊，上下两个轧辊为支撑辊，工作辊直径比支撑辊直径小(参见图4)。

四辊轧机有两种传动方式：一种是传动工作辊，支撑辊靠摩擦带动；另一种是传动支撑辊，工作辊靠摩擦带动，前者多用于热轧钢板和较厚的冷轧钢板生产。

4)多辊式轧钢机，有六辊、八辊、十二辊、十四辊、十六辊、二十辊轧机等(见图5)、用于轧制极薄带钢。

此外还有行星式轧机(见图6)，用于带钢、钢板生产。

5)万能轧机，其特点是带有立轧辊(见图)。

轧制时轧件可同时或先后进行上下及两侧方向的加工。

万能式轧机可分成二辊式、三辊式和四辊式的。

立轧辊安装在轧钢机的前边或后边。

图2 叠轧薄板生产示意图
1-轧辊；2-单张轧件；3-叠轧轧件
图3 三辊劳特式轧机生产示意图
l-上辊；2-下辊；3-中辊；4-轧件
图4 四辊轧机生产示意图1-工作辊；2-支撑辊；3-轧件
图5 多辊冷轧钢带生产示意图
a-六辊；b-偏八辊；c-十二辊；d-十四辊；c-十六辊；f-二十辊
图6 行星轧制示意图
1-工作辊；2-支撑辊；3-轧件
图7 四辊万能轧机轧制示意图
1-支撑辊；2-工作辊；3-立辊；4-轧件
轧机按轧辊布置形式及位置分类，可分为：
1)轧辊水平布置的轧机，一般初轧机、型钢轧机、钢板轧机、线材轧机都属于这一类；
2)轧辊直立布置的轧机，在连续式型钢及钢坯轧机、钢板轧机、带钢轧机及线材轧机中都有直立布置轧辊的机座，它专门用于轧制轧件的侧面(图8a)；
3)水平轧辊及直立轧辊混合布置的轧机，如二辊式、三辊式万能轧机及万能式钢梁轧机的轧辊都是水平及直立混合布置的(图8b、c、d、e、f)；
4)轧辊斜置的轧钢机，生产无缝钢管的穿孔机、钢球轧机等都属于这一类(图9)；
5)轧辊以特殊形式布置的轧机，如各机架轧辊互成90o，并分别与地面成45°或15°/75°的线材轧机。

它取消了一般线材轧机的扭转导板，称为无扭转线材轧机。

又如轧辊按“Y”型布置的线材轧机，工作辊既自转又绕支撑辊旋转的行星轧机等。

图8 轧辊水平及直立布置的轧机
a-直立轧辊机座；b-二辊万能式轧机(有一对直立轧辊)；
c-有两对直立轧辊的二辊万能轧机；d一有一对直立轧辊的三辊万能式轧机；
e-有两对直立轧辊的三辊万能式轧机；f一万能式钢梁轧机
图9 轧辊斜置的轧钢机
a-斜辊式穿孔机；b-菌式穿孔机；c-盘式穿孔机；d-三辊轧管机
连铸机
铜材双流水平连铸机
板坯连铸机液压振动技术原理与实例
摘要:结合实例简要介绍了板坯连铸机液压振动台的结构原理及应用。

关键词:板坯;连铸;液压;振动台
1、前言
现代连铸技术朝着快速浇铸技术方向发展的趋势,导致了对板坯连铸过程中采用的结晶器振动方式的发展和变革。

液压振动技术是近10年来开发的新技术，它具有机械振动所没有的优越性，目前已在欧美许多国家的大型板坯连铸机振动装置上得到了普遍的采用。

国内也有关于研制铸机电液伺服振动装置方面的报道。

2、连铸机结晶器振动概述
在连铸技术的发展过程中，只有采用了结晶器振动装置后，连铸才能成功。

结晶器振动的目的是防止拉坯时坯壳与结晶器粘结，同时获得良好的铸坯表面，因而结晶器向上运动时，减少新生的坯壳与铜壁产生粘着，以防止坯壳受到较大的应力，使铸坯表面出现裂纹；而当结晶器向下运动时，借助摩擦，在坯壳上施加一定的压力，愈合结晶器上升时拉出的裂痕，这就要求向下运动的速度大于拉坯速度，形成负滑脱。

机械式的振动装置由直流电动机驱动，通过万向联轴器，分两端传动两个蜗轮减速机，其中一端装有可调节轴套，蜗轮减速机后面再通过万向联轴器，连接两个滚动轴承支持的偏心轴，在每个偏心轮处装有带滚动轴承的曲柄，并通过带橡胶轴承的振动连杆支撑振动台，产生振动。

机械振动一般采用正弦曲线振动，振动波形、振幅固定不变。

3、液压振动技术原理
液压振动结构原理如图1所示。

液压振动的动力装置为液压动力站，它作为动力源向振动液压缸提供稳定压力和流量的油液。

液压动力站的信号由主站室内的计算机通过PLC系统来控制。

液压振动的核心控制装置为振动伺服阀。

振动伺服阀灵敏度极高，液压动力站提供动力如有波动，伺服阀的动作就会失真，造成振动时运动不平稳和振动波形失真。

为此，要在系统中设置蓄能器以吸收各类波动和冲击，保证整个系统的压力稳定。

此主题相关图片如下：
图1液压振动结构组成及控制原理
正弦和非正弦曲线振动靠振动伺服阀控制，而振动伺服阀的控制信号来自曲线生成器，主控室的计算机通过PLC控制曲线生成器设定振动曲线(同时也设定振幅和频率)。

曲线生成器通过液压缸传来的压力信号和位置反馈信号来修正振幅和频率。

经过修正的振动曲线信号转换成电信号来控制伺服阀。

只要改变曲线生成器即可改变振动波形、振幅和频率。

曲线生成器输入信号的波形、振幅和频率可在线任意设定，设定好的振动曲线信号传给伺服阀，伺服阀即可控制振动液压缸按设定参数振动。

在软件编程中，同时还设置多种报警和保护措施以避免重大事故的发生。

这种在线任意调整振动波形、振幅和频率是机械振动所实现不了的。

与机械振动相比，板坯连铸机的液压振动装置具有一系列优点：
(1) 振动力由两点传入结晶器，传力均匀；
(2) 在高频振动时运动平稳，高频和低频振动时不失真,振动导向准确度高；
(3) 结构紧凑简单，传递环节少，与结晶器对中调整方便，维护也方便；
(4) 采用高可靠性和高抗干扰能力的PLC控制，可长期保证稳定的振动波形；
(5) 可改变振动曲线，并可在线设定振动波形等，增加了连铸机可浇铸的钢种；
(6) 改善铸坯表面与结晶器铜壁的接触状态，提高铸坯表面质量并减少粘结漏钢。

4、液压振动技术应用实例
珠江钢厂引进德国SMS公司的CSP薄板坯连铸连轧生产线中，采用了液压短杆式振动技术，可根据不同的钢种、浇速等改变振动方式。

该装置可实现最大铸速6 m／min，最大振幅10 mm，最大振动频率450 次／min。

液压伺服系统油箱、管路等全部采用不锈钢材质，保证油源的清洁。

动力采用恒压泵构成恒压力油源，一则可提高系统的稳定性；二则可减少系统发热，
降低油温，延长油液使用寿命；三则可以降低能耗，节约能源。

其控制原理图与液压缸结构图见图2、图3。

2.起重行业：
200T铸造吊车大车传动机构中采用十字万向联轴器；
桥式起重机小车行走机构
起重行业的起升机构
桥式起重机上的双万向联轴器
普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。

起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。

普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。

起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。

起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。

电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。

小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。

起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。

中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器[2]
如果起重机的某个机构由两台电动机分别驱动各自的减速机，而两台减速机之间要求刚性同步但相距又较远（中间有钢丝绳卷筒之类部件），那么需要采用万向联轴节将两台减速机的某个输出轴相连。

这种方式一般见于大型起重设备上。

还有一种是一端为主动端，另一端为从动端，同样要求刚性同步，也需要万向节。

典型例子：很多桥式起重机小车行走机构的减速机低速轴为双向输出（呈倒Y形），两端各用一根短轴与两侧的车轮相连，每根轴上有两个万向联轴节。

采用万向联轴节的优点是传动的两端对同轴度的精度要求可以放宽，但联轴节必须成对儿使用
铁水罐台车
卷板机|四辊卷板机
[来源：原创] [作者：管理员] [日期：2007-11-06]
特点：
该机结构型式四辊式，上辊为主传动，通过减速机的输出齿轮与上辊齿轮啮合，为卷制板材提供扭矩；下辊作垂直升降运动，通过液压缸内的液压油作用于活塞而获得，以便夹紧板材，为液压传动；在下辊的两侧设有侧辊并沿着机架导轨作倾运动，通过丝杆螺母蜗轮蜗杆传动；该机优点是板材端部预弯及卷圆可以在同一台设备上进行。

规格型号最大
卷板
厚度
(mm)
最大卷
板宽度
(mm)
板材屈
服极限
(MPa)
卷板速
度
(m/min)
满载最小
卷板直径
(mm)
上辊
直径
(mm)
下辊
直径
(mm)
侧辊
直径
(mm)
侧辊最
大行程
(mm)
侧辊调整
速度
(m/min)
主电
机功
率
(Kw)
W12-25×200025200024548003503202802408022 W12-20×250020250024546403503202802408030 W12-30×2000302000245410004003603002408037 W12-25×250025250024548004003603002408037 W12-35×2000352000245412004203803302108037 W12-30×2500302500245410004003603202308037 W12-40×2000402000245414004804003404208045 W12-45×2000452000245416005004504003808045 W12-35×2500352500245412004804003404208045 W12-40×2500402500245414005004504003808045 W12-45×2500452500245416005304804204508063 W12-35×3000353000245412005004504003808045 W12-45×3000453000245416005605004504508063 W12-55×2500552500245420006005504805007875 W12-55×3000553000245420006205604905007875 W12-65×30006530002454240067060053055078110
•轧钢机用万向联轴器的设计分析研究
•日期：2010-10-20 点击：作者：尚诺来源：unknown 字体：[ 大中小]
3、对联轴器进行了设计阐发根据轧钢机用联轴器的设计要求,对联轴器的主要... 联轴器是轧钢机传动系统中的1个核心部件,对于中、宽厚板而言,由于联轴器的尺寸大、工况恶劣,造价高,生产庞大,以是对其进行理论阐发、工程设计,并利用这些设计阐发结果指导生产就显得愈加重要,才有可能使得问题暴露在设计阶段,缩短产品的研制周期,降低产品成本,增强产品的市场竞争能力这篇文章的主要工作如下: 1、对联轴器的运动学性能和动力学性能进行了阐发针对联轴器这一部件,采用几何、运动学、力学理论进行了阐发计算,阐发了联轴器工作时的各个零件之间的几何关系、运动学关系以及动力学关系,并对联轴器的效率以及联轴器的生存的年限进行了阐发2、对万向轴进行告终构设计研究了联轴器的重要构成零件十字轴的设计,研究了十字轴总成游隙的结构设计,阐发了安装时的轴承游隙,就十字轴以及轴承外圈的主要材料、工艺和精度进行了阐发,还进行了中间轴伸缩花键副的结构设计问题,在此基础上,讨论了十字万向轴标准和选用计算方法;给出了选用联轴器时的不同选用方案:按照轴承生存的年限选择和按照传递扭矩类型选择
摘要：本文介绍并讨论了棒材轧钢十字轴式万向联轴器十字轴、轴承座及叉架的受力分析，并运用了实体设计分析软件（SOLIDWORKS）对十字轴、轴承座及叉架结构优化设计及强度改进等问题。

关键词：十字轴式万向联轴器强度改进
0 引言
万向联轴器是轧机主传动中的关键部件，用于传递轧制扭矩。

由于受空间的限
制，要求万向联轴器的尺寸要小，一般万向轴的直径要比轧辊直径小5-15mm，或为轧辊名义直径的85%-95%，这使得万向轴往往成为主传动装置中强度较小的部件。

十字轴式万向联轴器具有传动效率高、传递扭矩大、传动平稳、润滑条件好、噪音低、使用寿命长、允许倾角大和使用于高速运转等优点，近年来越来越多地应用于轧机主传动系统中。

十字轴式万向轴在实际生产中经常出现的事故有十字轴的折断、轴承座的连接螺栓松动或拉断、叉架的变形及断裂等，这些事故的发生均与万向轴的结构设计及制造工艺有非常大的关系。

目前，我厂粗轧万向轴的此类断裂事故较为频繁，对生产影响较大。

本文以我厂粗轧机万向轴的使用及改进等问题进行探讨。

1 万向轴的受力分析
1.1 十字轴的受力分析在十字轴的每个轴头上，轴承座给十字轴的压力由滚针轴承承担，假设该力在沿轴向滚子有效接触长度上均匀分布，则在十字轴断面内，只有受力的半圈轴承滚动体承受载荷，而这半圈内各滚动体承受载荷的大小是不同的，中间的滚动体受力最大，其他的沿两侧逐渐减小，处在最两侧的滚动体受力为零（轴承座内孔的加工精度对此也影响较大）。

而十字轴的受力大小则是半圈滚动体所受力的合力。

由此，十字轴的受力可简化为大小相同、方向相反的两对力偶。

这两对力偶处于主传动与被传动轴所决定的平面内，如不计两轴的倾角，则构成两力偶的力均在十字轴轴线平面内。

通过在强大的实体设计及分析软件SOLIDWORKS中建立十字轴的实体模型，将实际中十字轴受到的力与力矩作用于十字轴4个轴头受力的半圆柱面上，则可显示整个十字轴的应力值分布、各部位受力后的位移以及及强度安全系数等。

分析表明，十字轴头的截面积剪切应力与扭矩完全满足要求，但是轴头根部两过渡圆角的应力值是受力中的最大值（如图，R1、R2），应力梯度非常大，尤其是圆角较小的R1处更是如此，应力集中较为明显，在交变载荷下极易产生疲劳，是裂纹和断裂产生的根源。

1.2 法兰叉架及轴承座的受力分析法兰叉架轴承座可看作是悬臂梁结构，轴承座根部一侧受拉应力，另一侧受压应力，其叉架根部不仅受到大小为F的力作用，还受到力矩为F×H的作用。

在此力与力矩的交变作用下，叉架轴承座与法兰连接的根部便是疲劳产生与断裂的根源。

由此，轴承座的中心高度H和轴承座根部过渡圆弧大小的结构设计对法兰叉架的强度影响很大。

轴承座内孔圆周表面一侧承受压应力，一侧则不受力。

轴承座受的力通过连接轴承座的螺栓，使得螺栓承受拉应力，因此，螺栓的预紧力就显得尤为重要。

螺栓的预紧力使得上轴承座与下轴承座接触面内产生接触压力，随着预紧力的增大，接触压力也上升。

这种预紧力的变化随传递扭矩的增大而增大。

如果预紧力较小，而传递扭矩过大，则受力侧的上下轴承座间压力可能下降为零，这时上下轴承座间将出现间隙，而扭矩减小时，间隙会消失，从而产生冲击，而此时为保证传动，与其对称的另一轴承座将会受到很大的力而率先导致疲劳断裂，这对十字轴的使用寿命是极为不利的。

另一方面，如果螺栓的预紧量太大，螺栓的拉应力也随着增大，螺栓极易被拉断。

所以螺栓的预紧量应根据不同的扭矩确定合适的一个范围，保证上下轴承座的完全接触状态。

2 改进方法。