起重機(jī)卷筒聯(lián)軸器的技術(shù)改造

周繼紅

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心， 山西 太原 030024）

起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)中減速器與卷筒的連接通常使用卷筒聯(lián)軸器，其可將減速器的扭矩傳遞給卷筒，同時(shí)，還可承受卷筒上的徑向載荷。作為起升機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件，卷筒聯(lián)軸器如果失效最嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致起吊重物墜落，造成重大安全事故。所以，在起重機(jī)維護(hù)中卷筒聯(lián)軸器應(yīng)作為重點(diǎn)關(guān)注部件，一旦發(fā)現(xiàn)有損壞必須及時(shí)更換。

1 起重機(jī)工況簡介

某鋼廠二期、三期項(xiàng)目的起重機(jī)大多為20世紀(jì)90年代初期制造，使用至今已將近20年，當(dāng)時(shí)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)采用的卷筒聯(lián)軸器（見圖1）是國內(nèi)第二代卷筒用球面滾子聯(lián)軸器產(chǎn)品。在2010年9月的例行拆檢作業(yè)中，煉鋼區(qū)域的起重機(jī)先后發(fā)現(xiàn)卷筒聯(lián)軸器外圈嚴(yán)重磨損、球面鍵斷裂以及多個(gè)球面滾子聯(lián)軸器擋圈失效的隱患，為確保起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的安全可靠，鋼廠決定對在用的球面滾子卷筒聯(lián)軸器進(jìn)行升級改造。

此種卷筒聯(lián)軸器由滾柱、半聯(lián)軸器、外套、雙唇密封圈、兩側(cè)端蓋及防脫擋圈等組成，并設(shè)有定位磨損指示塊、潤滑油孔、潤滑溢流孔等，外套和半聯(lián)軸器上有均布的凹槽，這些凹槽配對形成槽孔，滾柱裝在槽孔中，滾柱的鼓形曲面同時(shí)與半聯(lián)軸器和外套的凹槽面相接觸，與之分別形成傳動(dòng)副，以實(shí)現(xiàn)扭矩和徑向力的傳遞。

2 問題原因

經(jīng)過現(xiàn)場的測量發(fā)現(xiàn)事故隱患的主要原因是：

1）卷筒聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)型式不合理，滾柱定位內(nèi)外卡套的連接片強(qiáng)度不足；

圖1 卷筒聯(lián)軸器

2）卷筒軸承座無防止軸向竄動(dòng)的擋板；

3）卷筒聯(lián)軸器長時(shí)間在水平偏角偏大的工況下重載高負(fù)荷使用，造成卷筒聯(lián)軸器中鼓型滾珠產(chǎn)生軸向力，致使擋滾子的擋圈變形失效，導(dǎo)致卷筒聯(lián)軸器聯(lián)接失效。

從現(xiàn)場調(diào)查得出結(jié)論：此類型聯(lián)接方式的起重機(jī)在生產(chǎn)過程都可能存在安全隱患。

3 優(yōu)選方案

經(jīng)過研究討論，確定選用美國艾默生JAURE滾子式聯(lián)軸器作為本次整改的替代產(chǎn)品。艾默生JAURE滾子式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)型式具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）最新設(shè)計(jì)的加強(qiáng)型滾子式聯(lián)軸器，是由圓周方向上帶內(nèi)齒的齒圈，以及圓周方向上帶外齒的軸套，和一組表面硬化鋼制成的滾子組成，其中滾子插入內(nèi)齒圈、外齒軸套的齒隙，來作為動(dòng)力傳輸原件。

2）由特殊密封保護(hù)的密閉聯(lián)軸器油腔，可防止雜質(zhì)的侵入，并保證了所需的連續(xù)潤滑。分別在外齒軸套齒兩側(cè)上安裝的兩道整體式滾子定位環(huán)，有效地限制了滾子的軸向位移。

3）表面設(shè)計(jì)成曲面的滾子，以及內(nèi)齒圈、外齒套的內(nèi)部間隙，允許了內(nèi)齒圈和外齒套間的相對運(yùn)動(dòng)，可以補(bǔ)償+1.5°的角度偏差，以及一定的軸向位移。

4 加強(qiáng)型滾子式聯(lián)軸器特點(diǎn)

1）工作穩(wěn)定可靠，能承受很大的徑向載荷和傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，安全系數(shù)大；

2）加強(qiáng)型滾子擋圈設(shè)計(jì)，及非剖分式擋圈加工安裝，保證了即使出現(xiàn)大的軸向力，也不會發(fā)生滾子擋圈失效而出現(xiàn)的安全隱患；

3）選用合金鋼等高強(qiáng)度材質(zhì)，并進(jìn)行合理的熱處理，提高了齒根彎曲強(qiáng)度和抗磨損性能，可以有效地延長壽命；

4）與其它類型卷筒聯(lián)軸器相比較，加強(qiáng)型滾子聯(lián)軸器扭矩傳遞能力，徑向、軸向載荷承受能力提高50%；

5）具有聯(lián)軸器內(nèi)部磨損指示功能，無需拆解聯(lián)軸器，即可實(shí)時(shí)顯示聯(lián)軸器滾子和齒面磨損，以及軸向間隙狀態(tài)；

6）該滾子式卷筒聯(lián)軸器在國內(nèi)外煉鋼廠（如安塞樂米塔爾、蒂森克虜伯、寶鋼、武鋼、首鋼、馬鋼等）鑄造起重機(jī)上得到廣泛應(yīng)用，并且使用狀況良好。

5 改造及維護(hù)方案

1）對現(xiàn)場更換的卷筒聯(lián)軸器無需改變減速器輸出軸和卷筒的連接尺寸，卷筒聯(lián)軸器拆下后由技術(shù)人員配合測繪，將測繪好的接口尺寸提交給卷筒聯(lián)軸器制造廠家（艾默生），廠家按測繪安裝尺寸制作卷筒聯(lián)軸器，并且由廠家負(fù)責(zé)卷筒聯(lián)軸器的選型、設(shè)計(jì)工作。

2）由于卷筒軸承座與端蓋之間可能存在間隙，更換鼓形齒卷筒聯(lián)軸器不允許有間隙，并使其在可控范圍內(nèi)，考慮到設(shè)備使用時(shí)間過長，拆除卷筒和減速器后，現(xiàn)場很難回裝到原精度，需制作一批調(diào)整墊，用于減速器和卷筒座的調(diào)整并制作部分零件對卷筒座進(jìn)行加固改進(jìn)。

3）聯(lián)軸器在安裝前，應(yīng)先檢查配合表面，不得有毛刺、油污等。對涂有防銹油脂的配合表面，應(yīng)先清洗掉防銹油脂。

4）聯(lián)軸器若采用整體熱裝，考慮到密封圈的耐熱性能，要求加熱時(shí)間不超過4h，溫度不大于130℃。

5）檢測減速器端面與卷筒端面之間距離，所測得任意兩個(gè)值得差值不應(yīng)大于標(biāo)準(zhǔn)值的規(guī)定。

6）聯(lián)軸器與卷筒和聯(lián)軸器內(nèi)外蓋的聯(lián)接采用8.8級的螺栓，其預(yù)緊力矩滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

7）聯(lián)軸器安裝完畢后，應(yīng)打入潤滑油脂，直至排氣孔溢出油脂為止。高溫環(huán)境作業(yè)應(yīng)選用鋰基油脂。

8）聯(lián)軸器的磨損量指針與磨損量指示螺釘之間的相對位置、聯(lián)接螺釘和潤滑狀況等，至少每3個(gè)月檢查一次。若指針與磨損量指示螺釘接觸，則需要更換聯(lián)軸器。聯(lián)軸器至少每年加一次潤滑油脂。

6 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

1）設(shè)計(jì)施工圖及技術(shù)文件要求；

2）進(jìn)行負(fù)載動(dòng)作試驗(yàn)，根據(jù)起重要求，逐步增加負(fù)載，進(jìn)行校車，校檢修復(fù)后的起重機(jī)滿足工作要求，符合起重機(jī)設(shè)計(jì)要求和安全使用要求，可以進(jìn)行正常狀態(tài)運(yùn)行。

7 改造效果

提高卷筒聯(lián)軸器使用壽命，使整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)、維護(hù)方便。滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要，大大提高生產(chǎn)效率，減少安全隱患。