某无缝厂作业区穿孔机在正常生产时下传动轴突然断裂。为分析传动轴断裂的原因，实测穿孔机在生产大系列钢管时(原料270mmX3300mm，穿孔机轧制后小306mmX24mmX9000mm，材质34Mn6)上、下传动轴的扭矩。共测得穿孔机生产33支钢时的扭矩信号数据，从而能够对其进行详细的强度分析。
      传动轴扭矩的测试采用电阻应变电测技术。由材料力学知，当受扭矩作用时，轴表面有最大剪应力。轴表面的单元体为纯剪应力状态，在与轴线成45°的方向上有最大正应力。相应的变形为气和龟，当测得应变后，便可算出hax。测量时应变片沿与轴线成45°的方向粘贴。若测得沿45°方向的应变场，则相应的剪应力为：采用美国产扭矩遥测系统，可同时进行上下轴扭矩测量。该系统包括发射机、接收机，发射机安装在转轴上，将应变片组成的电桥信号进行放大、变换并发射出去，接收机接收到发射机无线电信号后将其转换成模拟电压，与发射机设定的应变测量范围相对应。该模拟信号送入便携式振动分析与监测系统美国产ZonicBook618E型。
      表为实测上下轴扭矩值共33支，篇幅所限取10支数据，实测33支钢管扭矩统计结果：上轴出现的最大扭矩为597.8kN.m，扭矩平均值548.8kN.m，标准偏差19.5kN.m，下轴最大扭矩为539kN.m，扭矩平均值506.7kN.m，标准偏差19.2kN.m，上轴扭矩平均值高出上轴扭矩42.1kN.m，约7.7070，在33支钢中每支钢的最大扭矩值比较集电标准偏差均小于19.6kN。
      按疲劳强度条件对传动轴进行精确校核。这种校核计算的实质在于确定变应力情况下轴的安全程度。在已知轴的外形，尺寸及载荷的基础上，即可通过分析确定出一个或数个危险截面，按下式求出计算安全系数Sca并应使其稍大于或至少等于设计安全系数S，即：穿孔机传动轴主要承受脉动扭转剪应力，可按非对称循环应力计算安全系数Sca，仅有扭转剪应力时计算安全系数应大于或至少等于设计安全系是系数，即：式中，y剪切疲劳极限安全系数，S设计安全系数功：材料特性系数，ST剪应力计算K：有效应力集中系数，尺寸系数，月表面质量系数，瓜应力幅，平均应力。实测下转动轴的最大应变值为216，uE，最大剪切应力为：传动轴材料采用合金钢42CrMo，由于断裂的传动轴未经热处理包钢技术中心检验结果)，取强度极限b=800MPa，则剪切疲劳极限0.23，b=184MPa，合金钢材料特性系数功a02，0.3，取功a0.3，则功0.15。传动轴断裂处相关尺寸：法兰直径Ir800mm，传动轴外经d=500mm，圆角半径为r=20mm，d=0.04，查表得：零件的尺寸系数0.56，传动轴表面粗车的表面系数0.78，有效应力集中系数K=1.62，代入公式计算：查机械设计手册，轧钢机万向接手传动轴的安全系数一般取3，即S=3，故ST<S。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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