蝶形弹簧的受力分析及弹性拉压杆改造

莱钢股份炼铁厂现有 4台带式烧结机(-台265 m 烧结机，三台 105 m 烧结机)，其主传动形式为挠性传动，挠性传动的挠性就是弹性拉压杆的弹性，因此都安装着弹性拉压杆。弹性拉压杆主要部件为蝶形弹簧，蝶形弹簧以其结构紧凑、强度高、垂直伸缩微量等特点，经常被应用于高压紧固，高强度缓冲等诚，烧结机主传动系统中的弹性拉压杆，就是- 个典型的特例↑几年弹性拉压杆频繁出现损坏，造成烧结机停机，严重制约生产的稳定顺行，因此对烧结机弹性拉压杆受力情况进行了分析，并进行相应改造，提高了其使用寿命。

1 现状分析弹性拉压杆主要部件蝶形弹簧-般成对安装，安装形式如图 1所示，当蝶形弹簧受力时，外径会增大，内径会减少，这种压缩现象称之为最大压缩外径和最小压缩内径，因此蝶形弹簧在设计制造时，外径和内径分别留有规定的径向伸缩量。

1.拉杆 2.螺母 3.垫板 4.蝶形弹簧 1.拉杆 2.螺母 3.蛰板 4.蝶形弹簧图1 蝶形弹簧安装图 图2 蝶形弹簧实际工作图由于蝶形弹簧的安装形式和结构特点，-对蝶形弹簧在受力时会产生径向相对位移，这个径向相对位移使-对蝶形弹簧内径分别以不同方向与拉杆1圆柱外表面接触，拉杆 1对蝶形弹簧实施导向作用。随着蝶形弹簧工作压力的增加，-对蝶形弹簧在径向相对位移的同时，会产生-对相反的水平力，压力增加，水平力增大，分别以不同方向作用在拉杆 1圆柱外表面上，对拉杆 1施加剪应力。-对蝶形弹簧每完成-个压缩工作周期都有如此过程，造成拉杆 1受剪切挤压变形。同时也影响了蝶形弹簧正常工作强度和性能，其结构如图2所示。蝶形弹簧受力产生径向相对位移，在实际工作状态时，-对蝶形弹簧外径接触面不能全部接触，而且是局部接触或单边接触，造成蝶形弹簧局部受力或单边受力，从而造成蝶形弹簧工作强度成倍下降，同时也导致蝶形弹簧扭曲变形并撕裂。根据碟形弹簧实际分析如下：68 mm，d 133 mm ，D 220 mm ，H 16 mlTl，h8 mm.o/0.644×10其中，6为蝶形弹簧的厚度；d为蝶形弹簧的底面直径；D为蝶形弹簧的上部直径；日为蝶形弹簧的外深度；h为蝶形弹簧的内深度。(根据cD/d1.65查表得出)在理想状态下，当单个弹簧变形 fh(弹簧极限变形)时，弹簧负荷最大，即P碧 丽 13 141aD 0 lO-S (公斤) 2.6 × ×2202 、- 在实际工作状态下，蝶形弹簧单边受力，单个弹簧变形.厂0.5 h时就达到蝶形弹簧的临界负荷状态，即p ： f f -1 f生-0.5 11 1 ， 、 / / J [( - 4)(詈-0.5× )·J I J I xJ 9034.4(公斤)也就是说，当负荷超过 9 034.4公斤时，弹簧就会失效。同时在理想状态下，在拉杆 1的径向受力面上产生-对作用力，大小相等，方向相反。而在实际的单边受力状态下则在不同平面上产生-对大小不等的相反方向的作用力，这就对拉杆 1形成了剪切力。弹簧每加载和卸载-次对导杆剪切-次。长时间的工作后弹簧和拉杆 1都受到较大的破坏。

分析认为，造成拉杆损坏，蝶形弹簧撕裂的原因收稿 日期：2013-03-11作者简介：吕明秀(1973-)，女，山东莱芜人，工程师，主要从事设备管理与维修。

109Equipment Manufacturing Technology No.6，201 3是：蝶形弹簧在工作压力状态下产生的径向相对位移导致蝶形弹簧局部受力。

2 改造措施在烧结机的检修和更换蝶形弹簧的实践中，找到了-种蝶形弹簧的使用方法，应用证明，该方法克服了蝶形弹簧的径向相对位移和局部受力，结构如图 3所示。

具体做法为：在-对蝶形弹簧之间加-垫片，将- 对蝶形弹簧隔开，蝶形弹簧的锐角作用在垫片的平面上，与垫片平面全部接触，克服了蝶形弹簧失稳、扭曲变形状态，提高了蝶形弹簧的强度。

3 结束语本项目的实施，使莱钢股份炼铁厂烧结机弹性拉压杆使用寿命由原来的 8个月提高到了5年，每年节约烧结机拉压杆、减速机、万向联轴器等的消耗40万以上；降低了烧结机的故障停机率，提高了烧结机的作业率，作业率由93.67%提高到了98.34%，为高炉的稳产高产提供了充足的原料。烧结机拉压杆经过改造后，每年可降低成本 150万元，取得了较好1.拉杆2.螺母3.垫板4.蝶形弹簧5.垫片 的经济效益，同时也大大减轻了职工的劳动强度，取图3 改进后的蝶形弹簧安Sill 得了-定的社会效益。

Buterfly Spring Force Analysis and Elastic Strut-and-tie TransformationLV Ming-xiu ，LI Zhi-qiang(Iron Making plant of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu Branch，Laiwu Shandong 27 1 104，China)Abstract：Analysis of the butterfly spring working state and problems，find out the solution，after improvement，sinteringmachine elastic strut life from 8 months to 5 years。

Key words：butterfly spring；elastic tension rod；flexible transmission上接第 1 O8页)(2)坡口形式的选择。为保证焊缝低温冲击性能，尽量避免由于单层或单道焊对焊缝韧性的不良影响，在坡口形式的选择中，特别是加大坡口角度，尽管焊接工作量加大了，但有利于实现焊缝的多层多道焊，改善韧性，提高力学性能。

(3)焊接过程中的主意事项。根据低温钢的焊接特点，为保证焊接接头组织的韧性，在焊接过程中必须严格控制焊接线能量，在产品施焊过程中，旧能采用小电流快速多层多道焊，降低焊缝间隙中的热输入，控制层间温度以细化晶粒，提高韧性。

3.4无损检测在本产品组焊完毕后，分别对 A、B焊缝进行100%射线检测，以JB/T4730.2-2005中规定的达到Ⅱ级才合格的标准，分别对C、D类焊缝及底板与罐壁之角焊缝进行 1o0%MT检查，合格级别为JB/T47302-2005中 I级。

4 结束语通过上述分析，我们得出：(1)大型薄壁立式罐虽然变形量大，但只要采对得当的措施，变形还可以控制在标准范围的。

(2)在焊接时，必须严格按照焊接工艺施焊，使得焊接接头力学性能满足要求。

该设备在生产完成后，运行了-年时间无任何品质问题的出现，达到了设计的要求。