万向接轴是轧钢机主传动中的关键部件，用于传递轧制力矩。由于受空间的限制，万向接轴的尺寸较小，一般接轴直径要比轧辊直径小5～15mm或为轧辊名义直径的85%～95%，这使得万向接轴往往成为主传动装置中强度最小的部件，需要对其进行有限元分析。当前，国内外大型轧机接轴断裂事故屡见不鲜，如某初轧厂的初轧机滑块式万向接轴扁头断裂、某1700热轧厂R1轧机滑块式万向接轴扁头断裂、某中板厂2800四辊轧机十字轴式万向接轴断裂事故等，国外的接轴事故也时有报道。常用的万向接轴有滑块式万向接轴和十字轴式万向接轴二种。其中十字轴式万向接轴具有传动效率高、传递扭矩大、传动平稳、润滑条件好、噪音低、使用寿命长、允许倾角大和适用于高速运转等优点，近年来，它已越来越多地应用于轧钢机主传动系统上，并有逐步取代滑块式万向接轴的趋势。
       十字轴式接轴在生产中经常出现的事故有十字轴的折断，轴承座安装螺栓的松动或拉断，叉形座根部裂纹及十字轴表面压痕等。所有这些均和其结构设计及制造工艺不合理有关。本文以某厂2800中板轧机的十字轴式接轴为例对其中主要问题进行探讨。
       十字轴整体上的受力可简化为大小相同、方向相反的二对力偶(图1)。这两对力偶矢量处于主动轴与被动轴所决定的平面内。如不计两轴倾角(可忽略)，则构成两力偶的力均处于十字轴轴线平面内。
       在十字轴的每个轴头上，轴承座给予的压力由滚针轴承施加，在分析模型上设该力在沿轴向的滚子有效接触长度上均匀分布(研究表明，在传递力矩一定的情况下，力在轴头轴向的分布对其根部危险断面处的应力水平影响不大)。在轴头每个断面的圆周方向，只有半圈内的滚动体承受负荷(图2)，而各滚动体承受负荷的大小是不同的，中间的滚动体受力大，为Fmax，两则各滚子受力分别为F1…Fn，逐渐减小，处在水平位置的滚动体完全不受力。各力与轴承负荷作用线所成的角度分别为h，2h，…，nh(nh≤90°)。
       由于十字轴结构和载荷均是对称的(图1)，其变形后相邻轴头两两并拢或分开，但其间的45°对称面仍保持为平面，且沿垂直于平面的方向无相对位移，即该对称面上的点仅在该平面内移动。因此，对十字轴进行力学分折时可以仅研究由两个45°对称面剖分析1/4十字轴，每一部分为一个根部(45°对称面)无垂直移动的悬臂梁。图3为某2800中板轧机的接轴十字轴模型，模型中轴头根部的两个过渡角分别为RA=10mm，RB=2.5mm，均等于相应的台肩高度。
       计算时采用八节点六面体等参数单元和六节点三棱柱单元(边角处)。为保证其力学等价，对在45°对称面和中分面等对称剖分面上的点施加相应的垂直约束。


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