作者：江業泰　陳功彬　丁克　羅禎偉
（廣東省韶關鋼鐵集團有限公司；武漢科技大學）

　　1　前言
　　廣東省韶關鋼鐵集團有限公司熱軋寬板廠(以下簡稱寬板廠)生產線是一條具有先進水平的熱軋寬厚板生產線，整個工廠的建設以中外雙方合作設計、設備合作制造的方式進行，工藝裝備水平實現了大型化、自動化和現代化，生產全過程實現了計算機控制和自動物料跟蹤，并配置了MES和ERP等先進的信息化管理系統，使生產線具有較高的信息化管理水平。
　　2　設備簡介
　　寬板廠的投產促進了韶鋼板材生產工藝升級和品種結構調整，生產的主要品種包括普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、低合金高強度結構鋼、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，由于產品本身強度高，軋制工藝要求嚴格，對設備要求高，為此寬板廠四輥軋機配套的關鍵設備均選用優質進口件，如四輥軋機(四輥軋機主要參數見表1)萬向軸選用德國VOITH公司的HF860.10萬向軸(主要參數見表2)。

　　寬板廠于2005年2月底投產，初期使用進口萬向軸，但存在產品價格高、交貨周期長等問題，另外，目前國內供貨商已具備了制造同類型產品的技術水準，為此，韶鋼技術人員與國內某大型傳動設備制造商共同研究并實施了寬板廠四輥軋機萬向軸的國內自主制造工作。
　　3　技術特點和理論分析
　　3.1技術特點
　　一套萬向軸由1根主傳動軸和2根十字軸連接組成，國內自主制造的難點和關鍵點在于十字軸的制造，同時還要保證國產件與原進口件的互換性，為此采用與進口件相同的結構形式，即雙法蘭關節形式。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整體叉頭結構(見圖1)。SWC形十字軸具有以下優點：

　　(1)SWC整體叉頭結構在相同回轉直徑下，相對于軸承座式無內外圈軸承，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，當軸承損壞后可只更換軸承，叉頭可重復使用，降低了維修費用；
　　(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，減少了整個十字軸的跳動，從而延長了十字軸使用壽命。
　　3.2關鍵部件強度校核
　　根據實踐經驗，十字軸軸頸在軸肩處的彎曲強度不足是十字軸失效的主要形式，因此必須對其強度進行校核。根據彎曲強度計算公式[1]：

　　式中，Tc為計算轉矩，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為軸頸內徑，mm；[σu]為十字軸材料的許用彎曲應力，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計算，則有：

　　其必須小于十字軸材料的[σu]，則需十字軸的材料強度為：

　　σsZ大峰值扭矩5320kN·m計算，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　結語
　　此次國內自主制造萬向軸的轉化工藝合理，材質選型適當，制造技術成熟可靠，在線使用一年以上無故障，使用壽命與進口件基本相當，而價格遠低于進口件，有效降低了備件資金的占用，對同類型生產線具有一定推廣價值。
 　　[參考文獻]
　　[1]徐灝．機械設計手冊4(第2版)[M]．北京：機械工業出版社。2003．

來源：《軋鋼》