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２０２４Ｎｏ４重型机械·９５·
连铸机旋转塔减速器可靠性优化分析
１２１１
白华，乔永钦，章勤奋，都胜朝
（１武汉钢铁有限公司，湖北武汉４３００８３；２郑州机械研究所有限公司，河南郑州４５０００１）
摘要：连铸机旋转塔减速器的可靠性提高对炼钢铸机连续生产的安全性意义重大。某连铸机旋
转塔减速器运行过程经常发生输入端锥齿轮轴断裂，通过断口分析其疲劳情况，断裂原因为低周旋转
弯曲疲劳断裂，且断裂部位存在较大应力集中，所受载荷过大超出轴的疲劳极限。对锥齿轮轴几何参
数进行优化，增大过渡圆角，降低圆角区域表面粗糙度，以降低应力集中及疲劳裂纹的产生。结合有
限元仿真，优化后的锥齿轮轴在额定及极限工况下，应力集中降低约４５％，形变位移量降低约３０％，
并满足额定及极限工况下的疲劳校核。
关键词：减速器；齿轮轴；断裂分析；应力集中
中图分类号：ＴＨ１３２４６文献标志码：Ａ文章编号：１００１－１９６Ｘ（２０２４）０４－００９５－０８
Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｄｕｃｅｒｆｏｒｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
ｃａｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｏｔａｔｉｎｇｔｏｗｅｒ
１２１１
ＢＡＩＨｕａ，ＱＩＡＯＹｏｎｇｑｉｎ，ＺＨＡＮＧＱｉｎｆｅｎ，ＤＵＳｈｅｎｇｃｈａｏ
（１ＷｕｈａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ４３００８３，Ｃｈｉｎａ；
２ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｌａｄｌｅｔｕｒｒｅｔｒｅｄｕｃｅｒｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｏｔａｔｉｎｇｔｏｗｅｒｈａｓｇｒｅａｔ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌｃａｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ．Ａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ
ｒｏｔａｔｉｎｇｔｏｗｅｒｒｅｄｕｃｅｒｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｅｎｏｃｃｕｒｓｂｅｖｅｌｇｅａｒｓｈａｆｔｆｒａｃｔｕｒｅａｔｔｈｅｉｎｐｕｔｐａｒｔ，ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅ
ｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｔｓｆａｔｉｇｕｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｉｓｌｏｗｃｙｃｌｅｒｏｔａｔｉｏｎａｌｂｅｎｄｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｆｒａｃｔｕｒｅ，
ａｎｄｔｈｅｒｅｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｔｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｓｉｔｅ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｅｘｃｅｓｓｉｖｅｌｏａｄｂｅｙｏｎｄｔｈｅｆａｔｉｇｕｅ
ｌｉｍｉｔｏｆｔｈｅｓｈａｆｔ．Ｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｏｐｔｉｍｉｚｅｓｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｂｅｖｅｌｇｅａｒｓｈａｆｔ，ｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｆｉｌｌｅｔ，ａｎｄｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅｆｉｌｌｅｔ
ａｒｅａ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｅｖｅｌｇｅａｒｓｈａｆｔｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｂｙａｂｏｕｔ４５％ａｎｄｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｂｙａｂｏｕｔ３０％ｕｎｄｅｒｔｈｅｒａｔｅｄａｎ
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