联结推力轴承的螺栓及受力分析和计算.doc

联结推力轴承的螺栓及受力分析和计算
联结推力轴承的两圈螺栓及旋转台的地脚螺栓，都是均布在高度不同的冶金备件同心圆上。旋转台工作时，施加于旋转台的负荷，使推力轴承同时受到压力和倾翻力矩的作用。旋转台旋转时，由倾翻力矩所产生的拉力，对每个冶金备件螺栓来说是周期性变化的，如图4-2-20所示。图"是负荷状态，其中G代表钢包重心位置，d是地脚螺栓中心圆直径，或联结推力轴承的螺栓中心圆直径。图b是螺栓的拉力P在旋转台旋转时，随着转角0的变化而变化的情况。因倾翻力矩使螺栓产生的拉力与相位角0的余弦成比例，最大拉力产生在0=180。处。联结推力轴承的两圈螺栓(参看图4-2-21)及地脚螺栓承受了相同的倾翻力矩，由于其中心圆直径不同，所以螺栓的拉力不同，但其变化情况是相同的。

图4-2-20旋转台的负荷情况a-负荷情况；-负荷变化情况前已述及，上述各个螺栓在紧固时都要有一定的预紧力，以防止在承受倾翻力矩时发生松动。预紧力Po—般取为工作拉力P的1.35~1.5倍，即P0=(1.35~1.5)P
螺栓受力与变形情况如图4-2-21所示。图中直线AB表示螺栓受力与变形的关系；直线CD表示联接件的受力与变形关系。AB与CD相交于E点，纵坐标EF表示预紧力Po。在预紧力的作用下，螺栓的拉伸量为"i，联接件的压缩量为"2，如图4-2-21a所示。
当螺栓承受工作拉力P时，其作用力由Po增加到P&，变形量由"2增加了一个数量S，受压件的作用力由P)变为P2，其变形量由"2减少了一个数量S如图4-2-21b所示。根据静力平衡条件有：P1=P+P2
即螺栓的总拉力等于工作拉力加联接件上剩余预紧力之和。

图4-2-21预应力螺栓受力情况a-紧固时螺栓的受力与变形；b-承受拉力时的负荷与变形计算工作拉力时，须把冲击力考虑在内。冲击力一般为静负荷的1.15至1.25倍，由图42-21可见：§=(巧-Po)/。=(P+P2-P0)/C (4-2-14)
式中Ci/(Ci+C2)称为相对刚度系数。设计计算时可取C2=4Ci，则其相对刚度系数为0.2。在Pi力的作用下，螺栓的最小安全系数为1.4~1.5。
计算倾翻力矩时，假定旋转台上只放一个满包钢水。
例题4-2-2某厂小方坯连铸机的钢包旋转台，钢包及钢水的总重38t；旋转台自重22.5t；钢包中心至转臂中心距离，即旋转半径为3.3m，有32个M36地脚螺栓，其中心圆直径为2.17m，螺栓用40&钢精制，其屈服强度为539MPa；取螺栓的顶紧力为工作拉力的1.5倍，冲击系数为1.25。求地脚螺栓的拉应力及安全系数。
对例题3的讨论与分析:例题3说明在某种条件下解决问题的变通方法。由于受结构的限制，只能用M30螺栓来固定推力轴承的外圈，而该圈螺栓的中心圆比地脚螺栓的中心圆小，所以因倾翻力矩所产生的拉力就比地脚螺栓所受拉力大。因此采用了强度较大的42CrMo钢精制的M30细牙螺栓。螺栓数目仍为32个。这样可以得到与地脚螺栓大致相等的安全系数。
解决这一问题的另一办法是采用36个精制的M30标准粗牙螺栓(材料为42CrMo钢），也可以得到与地脚螺栓大致相等的安全系数。