鼓形齒式聯軸器在浮吊上的應用研究

黎楠，崔貞鵬（. 湖北水利水電職業技術學院，湖北武漢，430070；. 武船重型裝備工程有限責任公司，湖北武漢，430070）

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鼓形齒式聯軸器在浮吊上的應用研究

黎楠1，崔貞鵬2
（1. 湖北水利水電職業技術學院，湖北武漢，430070；
2. 武船重型裝備工程有限責任公司，湖北武漢，430070）

帶制動輪的鼓形齒式聯軸器在吊車中應用普遍，但也容易發生故障。本文研究了九江龍達公司雙10t-30m浮吊在使用過程中出現的聯軸器損壞的問題，分析了聯軸器的應用特點，探討了在選用和安裝該類型聯軸器時應注意的事項。

鼓形齒式聯軸器；浮式起重機；雙浮吊

引言

隨著經濟的迅猛發展，國內市場的進一步開放，大量物資流通的需求促進了港口的起吊設備更新換代和建設。浮式起重機（簡稱浮吊）作為漂浮在水面的可移動平臺，受到很多建設單位的青睞。我公司成功制造過多個浮吊項目，包含：武船總部的100t浮吊，重慶45t/20t雙浮吊，九江龍達公司雙10t-30m浮吊，重慶5t雙浮吊等［3］。在每臺浮吊上均存在帶制動輪的鼓形齒式聯軸器身影，其在工程實際應用中非常廣泛。本文結合我公司曾制造過的雙10t-32m浮吊在使用過程中出現鼓形齒式聯軸器損壞的事故，進行了深入研究。

1　工程概況

龍達（江西）差別化化學纖維有限公司碼頭位于江西省九江市湖口縣長江湖口水道右岸金砂灣港區。碼頭工程主要是滿足龍達（江西）差別化化學纖維有限公司的原料供應和產品輸出，降低生產成本和緩解貨運壓力。雙10t-30m浮吊是專用于為龍達公司卸煤用的專用設備，船上配備兩臺10t可回轉的吊機，中部安裝有卸煤用的料斗，吊機鋼絲繩端部安裝10t抓斗用于抓煤和卸煤，如圖1所示。

圖1　雙10t-30m浮吊結構圖

2　問題研究

每臺10t-30m浮式起重機設置兩套起升機構，分別由電機（YZPBF315S2-8）、帶制動輪的鼓形齒式聯軸器（QYNGCLZ9ZC95x132/ ZC90x137）、減速器（ZQ100-40-Ⅱ-Z）、齒式聯軸器（QYGⅠCL12 YA150x242）和卷筒等組成，卷筒上的鋼絲繩另一端連接抓斗。兩套起升機構控制一個抓斗，一根繩負責起吊重物，另外一根繩負責開閉斗，根據抓斗在使用過程中的不同階段，兩根鋼絲繩分別有不同時段承受抓斗和煤的總重（10t），即每根繩的最大額定載荷為10t。

該浮吊在交貨后的質量保證期內，共出現了三次抓斗墜落的事故，所幸未造成人員傷亡和財產損失。經比較三次事故的現狀，其類似之處在于：帶制動輪的鼓形齒式聯軸器齒均不同程度的損壞，同時電機端的鎖緊螺母脫離，如圖2所示。

圖2　內外齒磨損圖

圖3　電機螺母脫落圖

3　原因分析

3.1墜落原因

由圖1所示，在起升機構中，系統只在鼓形齒式聯軸器上配套設置了安全制動器。根據齒式聯軸器的設計選型［1］，10t-30m雙浮吊選用帶制動輪的鼓形齒式聯軸器QYNGCLZ9ZC95x132/ ZC90x137；其中QYNGCLZ9為聯軸器的型號，主動端ZC95x132，從動端ZC90x137［1］。按照設計選型定制的聯軸器，此種型號的聯軸器由三部分組成，兩件半聯軸器和帶內齒的制動輪；根據設計選型可知，此種型號的聯軸器內外齒嚙合處位于減速器端，此形式存在兩種制動器不能起作用的時刻：

（1）外齒嚙合時齒斷裂或長時間磨損，齒被剪切；

（2）電機端緊定螺母脫落，使得制動器在軸向可以自由竄動，從而導致內外齒偏移嚙合位置。

當制動輪的內齒與減速器端的外齒脫離或齒斷裂，則制動輪不能傳遞外力給減速器端從而進行制動，減速器外側卷筒上的鋼絲繩連接重物在自重的情況下（連接的抓斗中4.3噸）產生墜落，從而導致了事故的發生［4］。

3.2 強度分析

（1）查江特電機產品樣本，本項目所用電機YZPBF315S2-8額定功率75KW，轉速n=740r/ min；

（2）轉矩的計算如下：

TC=K T=K9550 PW/nN.m

式中：

TC——計算轉矩（N.m）

T——理論轉矩（N.m）

PW——驅動功率

K——工況系數，JB/T8854.2-2001附錄B。取K=2，則TC=K9550 PW/n=1936；

查聯軸器設計選用手冊［1］，QYNGCLZ9形聯軸器工程轉矩Tn=14000N.m；TC＜Tn；主動端轉矩小于聯軸器的最大轉矩，應安全［3］。

3.3事故原因分析

從電機輸入端提供的參數可以分析出設計選用的帶制動輪鼓形齒式聯軸器結構強度滿足使用要求，但實際是聯軸器損壞，原因何在，經過多方分析，其存在以下幾個原因：

（1）由于該浮吊在抓煤過程中，非常頻繁的起升和下降，電機不斷的進行正反向旋轉，電機端的緊定螺母在承受多次沖擊后松動，從而導致聯軸器內外齒實際嚙合面積變小，在承受沖擊載荷過程中出現斷齒。

（2）聯軸器存在質量問題；根據標準規定：聯軸器的內齒圈、外齒軸套的材料均采用42CrMo，半聯軸器的材料采用45 鍛鋼或ZG310-570［2］。這些材料的化學成分和力學性能應符合JB/T 6396、JB/T 6397和GB/T 11352等標準的規定；外齒軸套和內齒圈應進行熱處理［2］。經過核查，該批聯軸器的內外齒軸套采用45鋼，同時外齒軸套和內齒圈沒有進行熱處理，降低了使用的強度。

4　改進方案

結合事故的原因分析，更換了制造廠家，嚴格規定了標準，明確了要求，將所有相同部位的四套聯軸器全部更換，同時在安裝時嚴格控制聯軸器的同軸度和軸向跳動。因該套系統只有一套安全制動器，經查詢標準，且與設計院溝通論證，將內外齒嚙合端設置在電機端，即聯軸器型號由QYNGCLZ9-ZC95x132/ZC90x137改為QYNGCLZ9-ZC90x137/ ZC95x132。在此更改之后，該浮吊設備運轉正常，再沒出現過類似問題。

5　結論

結合該聯軸器在雙10t-30米浮吊中應用，從本事故本身分析可得出以下結論：一是帶制動輪的鼓形齒式聯軸器安全制動性能高，安全系數富余；二是產品質量是安全的根本保證，必須按照標準要求進行采購合格設備和報檢；三是從安全本身考慮，因聯軸器齒會產生磨損，對該類聯軸器在使用過程中，應優先考慮將制動輪固定在減速器端，內外齒嚙合在電機端進行設計和制造；四是嚴格按照規范要求控制聯軸器的安裝質量，包含同軸度和齒嚙合的接觸面積，許用角向補償量均在運行范圍內。希望本文對同行有所幫助。

［1］張展.聯軸器，離合器與制動器設計選用手冊.北京:機械工業出版社，2009.

［2］GⅡCL型，GⅡCLZ型鼓形齒式聯軸器.JB/T8854.2-2001.

［3］趙黨.大型浮吊船體的結構設計和強度評估.艦船科學技術，2009.

［4］彭奇.大型全回轉浮吊回轉支撐技術研究.港口裝卸，2012.

［5］袁風娣.鼓形齒齒式聯軸器的研究和應用.機械設計與研究，1994.

Research on Application of Drumgear Coupling in Floating Crane

Nan Li1， Zhengpeng Cui2
（1.Hubei Water Resources Technical College，Wuhan， 430070， China；
2.Wu-ship Heavy Equipment Engineering Co.， Ltd.， Wuhan， 430070， China）

Drum gear coupling with brake drum is widely used in crane， but it is often to failure.In this paper， we studyed the Jiujiang longda company 10t-30m floating crane problems in using that appeared in the process of coupling damage， analysed the coupling characteristics of the application， discussed the problems that should be paid attention to in the selection and installation of this type of coupling.

Drumgear Coupling； Floating Crane； Double Crane Barge

崔貞鵬（1979-），男，武船重型裝備工程有限責任公司，高級工程師，機械設計及制造，學士。

TH132.2+2

A

2095-8412 （2016） 03-474-03

黎楠（1978-），男，湖北水利水電職業技術學院，高工/講師，機械設計及制造，學士。