半剛性聯(lián)軸節(jié)主、從動盤連接螺栓松脫原因及處理

陳 猛 李 君

(1.上海局集團公司合肥機務(wù)段 安徽 合肥 230012；2.哈爾濱局集團公司牡丹江機務(wù)段 黑龍江 牡丹江 157000)

1 問題的提出

聯(lián)軸節(jié)是柴油機輸出軸與主發(fā)電機輸入軸之間的連接裝置。它一方面起到傳遞扭矩的作用，另一方面緩和柴油機轉(zhuǎn)速變化時的沖擊，以及補償曲軸與牽引發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間不同軸誤差[1]。

機車柴油機的聯(lián)軸節(jié)有彈性聯(lián)軸節(jié)、大圓薄板聯(lián)軸節(jié)和半剛性聯(lián)軸節(jié)3種。半剛性聯(lián)軸節(jié)由主動盤、從動盤、鋼片、內(nèi)外導(dǎo)向環(huán)等組成(見圖1)。

圖1 半剛性聯(lián)軸節(jié)

DF7、DF5型等內(nèi)燃機車柴油機的半剛性聯(lián)軸節(jié)主、從動盤的聯(lián)接螺栓，經(jīng)常發(fā)生緊固螺母松脫的故障。此問題的處理，不僅工作量大，浪費了人力，還增加了檢修成本。因此須分析此故障發(fā)生的原因并處理，采取有效的措施預(yù)防故障的再次發(fā)生勢在必行。

2 主、從動盤連接螺栓松脫的原因分析

半剛性聯(lián)軸節(jié)由80片0.5 mm厚鍍鋅鋼片安裝在主動盤與從動盤之間，用10條合金鋼制成的螺栓連接在一起(鋼片用5條螺栓緊固在主動盤上，5條螺栓編號分別為1、3、5、7、9，主動盤與從動盤連接的5條螺栓編號分別為2、4、6、8、10)。主動盤與曲軸輸出端法蘭連接，從動盤與主發(fā)電機轉(zhuǎn)子端連接軸用12顆M30×2×170 mm螺栓連接，螺栓緊固后，相鄰兩個螺栓應(yīng)加裝1.5 mm鐵絲防緩，防緩鐵絲的穿法應(yīng)為“8”字形。

半剛性聯(lián)軸節(jié)經(jīng)常發(fā)生的螺栓松脫故障，是指主、從動盤聯(lián)結(jié)螺栓發(fā)生松脫。對發(fā)生的故障進行綜合分析，主要有以下幾個方面原因：

(1)螺栓緊固方法不對。在連接緊固主、從動盤連接螺栓時，沒有按照對角緊固的原則，而是順沿逐個緊固，造成主、從動盤密貼間隙不均勻。此原因占故障總數(shù)的8%。

(2)螺栓緊固力矩達不到工藝要求。主、從動盤連接螺栓的緊固力矩為980 N·m，實際在組裝過程中，因沒有扭力扳手，而是使用專用扳手配合加力管緊固。當選擇加力管較短時，緊固力矩達不到工藝要求，以致半剛性聯(lián)軸節(jié)在旋轉(zhuǎn)時，連接螺栓發(fā)生松脫現(xiàn)象。此原因占故障總數(shù)的2%。

(3)內(nèi)、 外導(dǎo)向環(huán)的配合間隙過大。 內(nèi)導(dǎo)向環(huán)裝在柴油機曲軸自由端的端軸上， 外導(dǎo)向環(huán)裝在主發(fā)電機軸的接軸上， 當主發(fā)電機與柴油機組裝時， 外導(dǎo)向環(huán)套裝在內(nèi)導(dǎo)向環(huán)上。 內(nèi)、 外導(dǎo)向環(huán)的良好配合， 是曲軸與牽引發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間保持較高同軸度的重要保證。 機車長期運用后， 因啟停機次數(shù)多、 升降速頻繁， 并且內(nèi)、 外導(dǎo)向環(huán)均為鋼質(zhì)， 致使其磨損加劇， 配合間隙越來越大。 柴油機在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下， 曲軸與主發(fā)電機的離心力也就越來越大， 并且離心力全部作用于主、 從動盤連接螺栓和螺母上， 最終導(dǎo)致緊固螺母松動、外竄，切斷防松開口銷，造成螺栓松動、 脫落， 有的甚至?xí)穆菟ǘ瞬柯菁y的退刀槽處斷裂。 螺栓松脫后會沿著軸向向外退出， 掉在連接箱下方，此原因占故障總數(shù)的90%。 所以內(nèi)、 外導(dǎo)向環(huán)的配合間隙過大是造成螺栓發(fā)生松脫的主要原因。

3 主、從動盤連接螺栓松脫的故障處理

(1)用正確方法緊固螺栓

應(yīng)按照對角緊固的原則，按2→6→10→4→8的順序，緊固主、從動盤連接螺栓。

(2)按工藝要求力矩緊固

主、從動盤連接螺栓的緊固，要保證緊固力矩為980 N·m。如果條件不具備，沒有扭力扳手，在使用專用扳手配合加力管緊固時。應(yīng)選擇較長的加力管(1.5～2 m)，緊固后測量主、從動盤兩外端面寬度應(yīng)為132 mm。

(3)更換內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)

當內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)因磨損導(dǎo)致配合間隙過大時，必須進行更換。外導(dǎo)向環(huán)尺寸為165 mm×145 mm×38 mm，內(nèi)導(dǎo)向環(huán)尺寸為145 mm×127 mm×38 mm。更換內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)時，要注意測量內(nèi)導(dǎo)向環(huán)外徑和外導(dǎo)向環(huán)內(nèi)徑，兩者之間的配合間隙須符合要求。

半剛性聯(lián)軸節(jié)發(fā)生螺栓松脫故障后，須將柴油機吊下機車，把柴油機與主發(fā)電機拆分，更換內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)。拆內(nèi)導(dǎo)向環(huán)時，用氣割火焰加熱套裝在曲軸上的內(nèi)導(dǎo)向環(huán)，然后用撬棍撬出。拆外導(dǎo)向環(huán)時，用氣割火焰加熱從動盤外導(dǎo)向環(huán)安裝座，然后用撬棍撬出外導(dǎo)向環(huán)。拆卸內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)時，防止配件落地和人員燙傷。裝內(nèi)導(dǎo)向環(huán)時，將內(nèi)導(dǎo)向環(huán)在油浴爐內(nèi)加熱至80 ℃，套裝于曲軸輸出端端部(見圖2)。裝外導(dǎo)向環(huán)時，將外導(dǎo)向環(huán)置于液氮中冷卻10 min取出，裝入從動盤外導(dǎo)向環(huán)安裝座(見圖3)。裝內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)時，應(yīng)戴石棉手套，防止燙傷和凍傷。新裝內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)，其配合間隙控制在0.25～0.32 mm范圍內(nèi)。

圖2 內(nèi)導(dǎo)向環(huán)與曲軸端軸組裝示意圖 圖3 外導(dǎo)向環(huán)與主發(fā)電機連接軸組裝示意圖

4 主、從動盤聯(lián)結(jié)螺栓松脫的預(yù)防措施

(1)半剛性聯(lián)軸節(jié)主、從動盤須配對使用，不許混裝。

(2)主、從動盤及連接螺栓不許有裂紋，鋼片組不許有翹曲、變形，更換主動盤時，其緊固螺栓孔必須和曲軸法蘭孔配鉸。

(3)螺栓和鋼片配合不能松動，螺栓與孔配合間隙為0～0.015 mm。

(4)主、從動盤連接時，緊固力矩為980 N·m。應(yīng)對號裝入螺栓，并且螺母、墊片和螺栓都須按記號組裝。

(5)機車中修時，更換內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)，并保證配合間隙良好，應(yīng)為0.25～0.32 mm[2]。

5 結(jié)束語

柴油機半剛性聯(lián)軸節(jié)主、從動盤連接螺栓松脫故障原因分析準確，故障處理方法得當，預(yù)防措施制定完善，自2018年以來，對檢修后的半剛性聯(lián)軸節(jié)進行統(tǒng)計檢查，沒有發(fā)生一起主、從動盤連接螺栓松脫現(xiàn)象，基本消除了螺栓松脫這一慣性故障。同時節(jié)約了成本支出，降低了現(xiàn)場職工的工作量。