橋式起重機卷筒聯(lián)軸器的應(yīng)用

王利軍

（湘潭鋼鐵集團有限公司，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，重型橋式起重機是主要的吊運工具。

在該廠140T跨吊運鐵水罐區(qū)域采用了2臺140/40T橋式起重機，該起重機是由上海某起重運輸機械廠設(shè)計、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跨吊運鋼水罐區(qū)域采用了4臺150/40/5T橋式起重機，該起重機是由太原某重型機械廠設(shè)計、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，嚴重威脅到安全生產(chǎn)，同時也給設(shè)備帶來了重大損失。為此，極有必要對鼓形滾柱卷筒聯(lián)軸器進行改型升級，從而提高設(shè)備的安全系數(shù)。

1 鼓形滾柱卷筒聯(lián)軸器的特點及不足

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

①具有自動調(diào)心能力，對安裝的精度（指卷筒與減速機輸出軸的同心度）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件。

④在啟動或制動吊車起升系統(tǒng)時，對系統(tǒng)傳動具有良好的減震效果，可以大大提高各傳動部件的使用壽命；由于卷筒聯(lián)軸器傳動具有上述特點，現(xiàn)國內(nèi)的大型起重機已廣泛采用，并規(guī)定所有起吊液態(tài)金屬的橋式起重機在設(shè)計時必須使用卷筒聯(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（太原重型機械廠設(shè)計）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，但外套允許有10mm的軸向移動間隙，當卷筒的安裝精度（減速機軸線與卷筒軸線的偏差不能超過1.5°）達不到技術(shù)要求或圈筒聯(lián)軸器磨損超標時，會導(dǎo)致卷筒軸向受力，卷筒聯(lián)軸器內(nèi)、外套間就會有相對移動，當移動距離大于±5mm時，卷筒聯(lián)軸器的滾柱擋板就會受到軸向力，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)軸器的特點和優(yōu)點

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

（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6°。在設(shè)計卷筒裝置時，解除了卷筒端部支承的軸向約束，那么對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、運輸機、礦山機械和建筑機械等減速機與被旋轉(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)軸器不能進行軸向位移的補償，因而在安裝卷筒時，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)留一定的軸向竄動量，安裝后，應(yīng)予以檢查確認。

（2）減速機軸端必須設(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。

（3）卷筒軸線與減速機軸線在滿載的1.25倍時，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，一定要注意卷筒聯(lián)軸器的軸向尺寸，當球鉸卷筒聯(lián)軸器的外型尺寸需改變時，卷筒備件也相應(yīng)要重新加工，確保起重機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)接的螺栓強度級別均為8.8級，聯(lián)接時的預(yù)緊力矩見表1。

表1

（7）使用時應(yīng)經(jīng)常檢查以下事項。

①減速機出軸端部螺栓是否松動、斷裂、脫落。

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

③聯(lián)軸機上的所有連接螺栓是否松動、斷裂、脫落。

④聯(lián)軸機是否因缺油而發(fā)出摩擦聲。

⑤聯(lián)軸機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的特點，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)特點和使用情況，均能夠自動調(diào)整減速機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，安全可靠性強。