解決鑄造起重機主起升卷筒軸向竄動問題

賀駿

摘要：主要分析鑄造起重機主起升卷筒發生軸向竄動的原因，應用測量儀器進行檢查測量，消除鑄造起重機車架變形等安裝誤差，使卷筒聯軸器等關鍵部位的零部件處于良好的使用環境，確保鋼廠液態熔融金屬的吊運安全，對合理使用維護鑄造起重機起到借鑒作用。

關鍵詞：滾子球面卷筒聯軸器;卷筒;軸向竄動

前言

鑄造起重機是鋼廠生產中重要的物料搬運機械，承擔著鋼廠鐵水包、鋼水包的吊運工作，具有工作負荷大、作業時間長、經常工作在高溫多塵的環境中，鑄造起重機工作級別一般選用A8級，近年來，隨著起重機節能和方便維修的理念在設計中的體現，短軸卷筒采用卷筒聯軸器連接方式逐步替代傳統的長軸卷筒與減速器齒輪連接方式，但卷筒聯軸器使用維護不當，將會造成連接失效，處置不及時將會引發安全事故。本文通過對某鋼廠450/80t鑄造起重機主起升卷筒軸向竄動的問題分析、測量、調整，解決了鑄造起重機關鍵部位的安全隱患。

現場使用情況

450/80t鑄造起重機采用四梁六軌結構，端梁采用柔性鉸接梁連接（圖1），主小車采用上部結構和下部結構通過四個球鉸連接，此結構具有自重輕有利于節省廠房的基建成本和起重機本身的造價，上、下部小車結構便于制造廠到現場的運輸環節，但相對于箱梁式端梁結構的鑄造起重機，其結構的剛度略差些。

上部小車布置有四臺340千瓦的繞線式電動機，驅動一臺行星減速器，再由行星減速器通過二根萬向軸分配轉矩至二臺二次減速器，再由二臺二次減速器通過卷筒聯軸器把轉矩傳輸給二個D2500×5227（mm）的卷筒，卷筒通過四根纏繞的鋼絲繩及滑輪組把轉矩傳遞給龍門架吊鉤。

現場在使用過程中，發現一臺450/80t鑄造起重機的一側卷筒在運行中有明顯的軸向竄動和磨損的跡象，經對該卷筒聯軸器解體檢查該卷筒聯軸器有異常磨損的痕跡，軸竄還影響到該卷筒的緊急制動器閘片的異常磨損。

結論：在線點檢時發現L型指針已凸出臺階2mm（正常時應與臺階重合），判斷該卷筒聯軸器有軸向竄動;L型指針已偏離中心位置，移動到下方磨損限位處判斷該卷筒聯軸器有異常磨損。在上升過程中，卷筒右移、在下降過程中卷筒左移移，解體后發現齒圈有較明顯的磨損痕跡、端蓋處有滾子端面撞擊的痕跡（軸向竄動的跡象）。根據現場技術人員判斷，該卷筒聯軸器已達到報廢的標準，必須更換新品。但更換新品后，軸竄現象依然存在，問題的癥結還未正真解決。

軸竄原因分析

卷筒聯軸器本體結構分析

450/80t鑄造起重機的卷筒聯軸器采用EMERSON公司型號TCB–HD4200SP球面滾子聯軸器（圖2），齒套通過二次減速器的輸出花鍵軸周向固定，并在輸出花鍵軸軸端通過三顆M20的螺栓安裝固定擋板，使齒套軸向定位。球面滾子安裝在外齒套與內齒圈之間，二次減速器輸出的扭矩通過球面滾子傳遞到齒圈上，齒圈與卷筒聯軸器的方榫結構是一體的，使扭矩通過方榫結構傳遞到卷筒的幅板上，本體通過端蓋、螺栓與卷筒幅板連接。該卷筒聯軸器用滾子代替了鼓形齒的半聯軸器和帶外球面的承載環，既傳遞驅動功率，又用滾子的球面與齒套、齒圈形成接觸副構成的自動調位球面軸承傳遞徑向載荷[1]（圖2）。根據其結構特征，球面滾子和齒接的內隙允許外齒套對內齒圈的少許移動。

機構的結構分析

整個傳動機構類似橋架結構，軸承端為約束端，卷筒聯軸器為自由端，卷筒采用左右旋繩槽，兩根鋼絲繩在升降過程中產生的軸向力相互抵消，確保機構軸向力系的平衡，受載后形變將通過卷筒聯軸器和軸承的調位作用調節。軸承端可用環形墊片進行軸向定位，確保L型指針與卷筒聯軸器凸臺重合，安裝在軸承端的緊急制動器與安裝在卷筒幅板上的制動盤，閘片與制動盤左右間隙正常時只有1–2mm，一旦機構出現連接失效，將通過電氣連鎖觸發緊急制動器合閘，即刻抱住卷筒，防止鋼包下墜。所以為確保卷筒聯軸器長壽使用和緊急制動器正常工作，必須把軸竄控制在1mm之內。

一般對中不良時，卷筒聯軸器在運行過程中呈現有規律的擺動，如徑向有高低差時，體現在卷筒聯軸器在運行過程中呈現上下的擺動，如軸向左右對中不良，體現在卷筒聯軸器在運行過程中呈現左右的擺動，綜合對中不良時，則在圓周面上周期性的上下、左右規律地擺動，無論升降的方向。

因此，這不是一般對中不良引起的異常，在檢修時必須配合一系列的測量，確保安裝幾何尺寸精準。

測量與分析

在找不到問題癥結的情況下，重新找正是解決問題的第一步，由為了確保測量精度，必須采取一些措施：

吊離卷筒到地面進行測量檢查，吊離卷筒形成的臨邊空擋處架設安全網，確保作業人員安全;

清理卷筒下方平臺的油污和灰塵，架設跳板，作業人員在跳板上行走，測量儀器架在平臺上，防止人員走動時產生振動對測量精度的影響;

同跨和鄰跨起重機停止作業，防止起重機作業時產生振動對測量精度的影響;

采用 NA2+GPM3 水準儀進行測量找正。

通過測量得到如下數據：二次減速器對卷筒軸承座上下不對中13mm，左右不對中5mm，測量軸向安裝位置：自由側幅板（包括幅板厚度）到固定側短軸軸端長度5227mm，實測卷筒長度5218mm，軸向相差9mm。

綜上所述，鑄造起重機長期重載作業和橋架結構因素，可能使結構有輕微的變形;安裝時為了方便定位，軸承座架的地板螺栓孔大于地腳螺絲直徑，前期軸竄時軸承座架受軸向力而后移。綜合不對中是造成卷筒軸向竄動、卷筒聯軸器異常報廢的主要原因。

實施調整

對原軸承座支架進行探傷，檢查是否受到損傷，再按照實測的數據調整軸承座軸向位置，前移9mm，找正5mm左右偏差，用墊片墊高軸承座架，找正上下13mm偏差。軸承座架定位后擰緊地腳螺栓，再用止擋塊固定好軸承座架。吊上已安裝好新品卷筒聯軸器的卷筒幅板，定位在二次減速器輸出軸端，對卷筒聯軸器注滿潤滑脂并封好擋油板，防止卷筒在旋轉過程中，卷筒聯軸器內油脂甩出，造成潤滑不良的現象，吊上卷筒本體與卷筒幅板進行連接，軸承座進入座架后，用環形墊片微調卷筒的軸向位置，使卷筒聯軸器L型指針與卷筒聯軸器凸臺重合。先根據聯軸器外齒圈的位置確定卷筒的軸向位置。參照圖3，將指示器與外齒套的軸向凹槽對準。在安裝過程中，軸向位移不能超過表格1中允許的最大名義值的10%，隨后，進行卷筒的對中。

參照圖4，將標尺定位在的4個點上，且相鄰2點間隔90o，分別測量每個點標尺與卷筒間距離“X”。測得的“X”的最大值和最小值間距離必須小于表格1中允許的數值，即相鄰兩點偏差范圍控制在0.8mm內，按照《卷筒滾子式聯軸器安裝維護手冊》要求[2]，按圖4檢查距離“X”。如果實際距離大于卷筒聯軸器允許安裝偏差對應距離的10%，支撐軸承的基座必須重新調整。實際測得數據見表2，符合表1的安裝精度要求。

結果

連接好所有緊固件和緊急制動器，空載試車無軸向竄動等異常，接入鋼絲繩和龍門架吊鉤，吊重包試車均無出現軸向竄動等異常。

結論

導致鑄造起重機主起升卷筒出現軸向竄動的原因有很多，需要采用測量儀器進行檢查測量，并根據檢查測量結果采取對應的方案，以有效的解決問題。

綜合不對中，特別是軸向偏差9mm是這次軸向竄動故障的主要原因，在發生類似故障特別是鑄造起重機關鍵部位，檢查確認要到位。

為確保軸系相對位置不因橋架形變或檢修作業而變化，軸承座架加裝止擋塊，是簡單有效的措施。

產品樣本允許的位移是安裝時L型指針允許的超出基準值，不能作為竄動的數值，現場實踐證明，如此大的竄動量勢必加劇滾子與齒圈軸向摩擦，造成卷筒聯軸器失效，也不能適應緊急制動器的正常工作。

參考文獻

辛利萍，李響.起重機卷筒聯軸器的應用[J].機械管理開發，2008.

Jaure Emerson.卷筒滾子式聯軸器安裝維護手冊[S].