橋式起重機(jī)卷筒聯(lián)軸器的應(yīng)用

王利軍

（湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司，湖南 湘潭 411100）

某煉鋼廠的生產(chǎn)工藝流程為：鐵水通過轉(zhuǎn)爐冶煉成為鋼水，鋼水通過連鑄成為方坯，重型橋式起重機(jī)是主要的吊運(yùn)工具。

在該廠140T跨吊運(yùn)鐵水罐區(qū)域采用了2臺(tái)140/40T橋式起重機(jī)，該起重機(jī)是由上海某起重運(yùn)輸機(jī)械廠設(shè)計(jì)、制造，1994年投入使用，主起升裝置采用了鼓形滾柱卷筒聯(lián)軸器連接。150T跨吊運(yùn)鋼水罐區(qū)域采用了4臺(tái)150/40/5T橋式起重機(jī)，該起重機(jī)是由太原某重型機(jī)械廠設(shè)計(jì)、制造，1994年投入使用，主起升裝置采用了鼓形滾柱卷筒聯(lián)軸器連接。此連接方式在使用中曾發(fā)生2次因卷筒聯(lián)軸器失效而導(dǎo)致的設(shè)備事故，其中1999年5月、2013年10月出現(xiàn)鋼水罐落地的重大事故，嚴(yán)重威脅到安全生產(chǎn)，同時(shí)也給設(shè)備帶來了重大損失。為此，極有必要對(duì)鼓形滾柱卷筒聯(lián)軸器進(jìn)行改型升級(jí)，從而提高設(shè)備的安全系數(shù)。

1 鼓形滾柱卷筒聯(lián)軸器的特點(diǎn)及不足

（1）80年代的吊車起升減速機(jī)與卷筒之間是通過開式齒連接傳動(dòng)扭矩，到了90年代，重型橋式起重機(jī)在國內(nèi)是采用鼓形滾柱卷筒聯(lián)軸器來連接卷筒和減速機(jī)的輸出軸，鼓形聯(lián)軸器傳動(dòng)具有其他傳動(dòng)形式無法比擬的特點(diǎn)。

①具有自動(dòng)調(diào)心能力，對(duì)安裝的精度（指卷筒與減速機(jī)輸出軸的同心度）要求較高，便于安裝。

②傳遞扭矩大，并可同時(shí)承受較大的徑向載荷。

③結(jié)構(gòu)緊湊，易于在狹小的主小車上分布各傳動(dòng)件。

④在啟動(dòng)或制動(dòng)吊車起升系統(tǒng)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)傳動(dòng)具有良好的減震效果，可以大大提高各傳動(dòng)部件的使用壽命；由于卷筒聯(lián)軸器傳動(dòng)具有上述特點(diǎn)，現(xiàn)國內(nèi)的大型起重機(jī)已廣泛采用，并規(guī)定所有起吊液態(tài)金屬的橋式起重機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)必須使用卷筒聯(lián)軸器。

（2）存在的不足。

①因卷筒聯(lián)軸器失效導(dǎo)致重鋼水罐落地的事故中，對(duì)卷筒聯(lián)軸器解件分析（如圖1所示），卷筒聯(lián)軸器的內(nèi)外套的滾槽表面磨損嚴(yán)重，通過觀察發(fā)現(xiàn)，所有失效的卷筒聯(lián)軸器的軸向定位擋板均已嚴(yán)重變形，甚至脫落，使球面滾柱處于自由狀態(tài)。

②這種卷筒聯(lián)軸器是廠家（太原重型機(jī)械廠設(shè)計(jì)）生產(chǎn)的第1代產(chǎn)品（如圖2所示），卷筒固定端有專用于定位的擋板與3個(gè)與之相配的M16mm的螺栓，只限制了卷筒聯(lián)軸器內(nèi)圈部分的軸向串動(dòng)，但外套允許有10mm的軸向移動(dòng)間隙，當(dāng)卷筒的安裝精度（減速機(jī)軸線與卷筒軸線的偏差不能超過1.5°）達(dá)不到技術(shù)要求或圈筒聯(lián)軸器磨損超標(biāo)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致卷筒軸向受力，卷筒聯(lián)軸器內(nèi)、外套間就會(huì)有相對(duì)移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)距離大于±5mm時(shí)，卷筒聯(lián)軸器的滾柱擋板就會(huì)受到軸向力，最終將擋板聯(lián)接螺栓剪斷，導(dǎo)致卷筒聯(lián)軸器失效。

圖1 卷筒聯(lián)軸器示意

圖2 卷筒聯(lián)軸器示意

圖3 萬向型球鉸卷筒聯(lián)軸器

③根據(jù)近些年對(duì)平種卷筒聯(lián)軸器應(yīng)用的觀察和分析，發(fā)現(xiàn)該卷筒聯(lián)軸器在軸線偏差的補(bǔ)償和安全的可靠性方面還存在一定的問題。

2 萬向型球鉸聯(lián)軸器的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

目前重型橋式起重機(jī)選用起升連接方式時(shí)，通常采用浙江樂清市某傳動(dòng)件廠的萬向型球鉸卷筒聯(lián)軸器。其特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）徑向載荷的承受能力大，且扭矩傳遞大。（2）參許的軸線偏差角度大，最大角度可達(dá)6°。在設(shè)計(jì)卷筒裝置時(shí)，解除了卷筒端部支承的軸向約束，那么對(duì)卷筒安裝精度的要求勢必降低很多。并且在小車架剛度較差的情況下，起升機(jī)構(gòu)也能安全工作。（3）包容在球面之前的特殊鍵，使其更加安全可靠。（4）積木式的裝配方式，使起升機(jī)構(gòu)等易于裝拆和維修。

（5）球鉸卷筒聯(lián)軸器的應(yīng)用，如圖3所示，它使傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的通軸支撐變?yōu)槎梯S支撐，取代了傳統(tǒng)的內(nèi)齒圈連接盤和減速機(jī)低速軸特殊的外齒軸端，省去了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)卷筒腔內(nèi)的球面向心軸承及其它調(diào)整，組裝性能更好，使起升機(jī)構(gòu)的裝拆更為方便，工作更理想。球鉸卷筒聯(lián)軸器適用于各種起重機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、礦山機(jī)械和建筑機(jī)械等減速機(jī)與被旋轉(zhuǎn)體之間的連接。

3 鼓形滾柱卷筒聯(lián)軸器改為萬向型球鉸聯(lián)軸器的安裝要求

（1）球鉸卷筒聯(lián)軸器不能進(jìn)行軸向位移的補(bǔ)償，因而在安裝卷筒時(shí)，應(yīng)解除卷筒尾部支承的軸向固定約束，根據(jù)設(shè)備的使用工況，預(yù)留一定的軸向竄動(dòng)量，安裝后，應(yīng)予以檢查確認(rèn)。

（2）減速機(jī)軸端必須設(shè)置軸端擋板和連接螺紋孔及連接螺栓，并采取可靠的放松方式，用以固定卷筒聯(lián)軸器內(nèi)套，卷筒聯(lián)軸器安裝后，必須予以檢查確認(rèn)。

（3）卷筒軸線與減速機(jī)軸線在滿載的1.25倍時(shí)，軸線折角越小，卷筒聯(lián)軸器的使用壽命越長。

（4）根據(jù)現(xiàn)場鼓形滾柱卷筒聯(lián)軸器的安裝尺寸，在選擇萬向軸球鉸卷筒聯(lián)軸器時(shí)，一定要注意卷筒聯(lián)軸器的軸向尺寸，當(dāng)球鉸卷筒聯(lián)軸器的外型尺寸需改變時(shí)，卷筒備件也相應(yīng)要重新加工，確保起重機(jī)在重載情況下卷筒鋼繩與定滑輪鋼繩的夾角不能變大，防止使用過程中因鋼繩夾角變大，從而加劇滑輪的輪緣磨損、降低備件的使用壽命。

（5）卷筒重新加工后，原卷筒軸承座的位置不能改變，防止改變小車架結(jié)構(gòu)梁的受力方向而加劇了梁的下繞。

（6）聯(lián)軸器法蘭與卷筒法蘭聯(lián)接的螺栓強(qiáng)度級(jí)別均為8.8級(jí)，聯(lián)接時(shí)的預(yù)緊力矩見表1。

表1

（7）使用時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查以下事項(xiàng)。

①減速機(jī)出軸端部螺栓是否松動(dòng)、斷裂、脫落。

②聯(lián)軸機(jī)法蘭與卷筒法蘭聯(lián)接的螺栓（螺母）是否松動(dòng)、斷裂、脫落。

③聯(lián)軸機(jī)上的所有連接螺栓是否松動(dòng)、斷裂、脫落。

④聯(lián)軸機(jī)是否因缺油而發(fā)出摩擦聲。

⑤聯(lián)軸機(jī)是否有其它響聲或不正常的現(xiàn)象。

因此寬厚板廠、5m寬厚板廠75T—240T的鑄造起重機(jī)的卷筒聯(lián)接方式均采用了萬向球鉸聯(lián)軸器，它具有安全可靠便于檢查維護(hù)的特點(diǎn)，目前使用效果良好。

4 總結(jié)

通過比較兩種卷筒聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用情況，均能夠自動(dòng)調(diào)整減速機(jī)輸出軸與卷筒軸線的偏差。萬向型球鉸聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，便于檢查維護(hù)，安全可靠性強(qiáng)。