橋式起重機卷筒聯軸器的應用

王利軍

（湘潭鋼鐵集團有限公司，湖南 湘潭 411100）

某煉鋼廠的生產工藝流程為：鐵水通過轉爐冶煉成為鋼水，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計、制造，1994年投入使用，主起升裝置采用了鼓形滾柱卷筒聯軸器連接。150T跨吊運鋼水罐區域采用了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計、制造，1994年投入使用，主起升裝置采用了鼓形滾柱卷筒聯軸器連接。此連接方式在使用中曾發生2次因卷筒聯軸器失效而導致的設備事故，其中1999年5月、2013年10月出現鋼水罐落地的重大事故，嚴重威脅到安全生產，同時也給設備帶來了重大損失。為此，極有必要對鼓形滾柱卷筒聯軸器進行改型升級，從而提高設備的安全系數。

1 鼓形滾柱卷筒聯軸器的特點及不足

（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是采用鼓形滾柱卷筒聯軸器來連接卷筒和減速機的輸出軸，鼓形聯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結構緊湊，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時，對系統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；由于卷筒聯軸器傳動具有上述特點，現國內的大型起重機已廣泛采用，并規定所有起吊液態金屬的橋式起重機在設計時必須使用卷筒聯軸器。

（2）存在的不足。

①因卷筒聯軸器失效導致重鋼水罐落地的事故中，對卷筒聯軸器解件分析（如圖1所示），卷筒聯軸器的內外套的滾槽表面磨損嚴重，通過觀察發現，所有失效的卷筒聯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。

②這種卷筒聯軸器是廠家（太原重型機械廠設計）生產的第1代產品（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，只限制了卷筒聯軸器內圈部分的軸向串動，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°）達不到技術要求或圈筒聯軸器磨損超標時，會導致卷筒軸向受力，卷筒聯軸器內、外套間就會有相對移動，當移動距離大于±5mm時，卷筒聯軸器的滾柱擋板就會受到軸向力，最終將擋板聯接螺栓剪斷，導致卷筒聯軸器失效。

圖1 卷筒聯軸器示意

圖2 卷筒聯軸器示意

圖3 萬向型球鉸卷筒聯軸器

③根據近些年對平種卷筒聯軸器應用的觀察和分析，發現該卷筒聯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 萬向型球鉸聯軸器的特點和優點

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軸器。其特點和優點如下：

（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，使起升機構等易于裝拆和維修。

（5）球鉸卷筒聯軸器的應用，如圖3所示，它使傳統結構的通軸支撐變為短軸支撐，取代了傳統的內齒圈連接盤和減速機低速軸特殊的外齒軸端，省去了傳統結構卷筒腔內的球面向心軸承及其它調整，組裝性能更好，使起升機構的裝拆更為方便，工作更理想。球鉸卷筒聯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體之間的連接。

3 鼓形滾柱卷筒聯軸器改為萬向型球鉸聯軸器的安裝要求

（1）球鉸卷筒聯軸器不能進行軸向位移的補償，因而在安裝卷筒時，應解除卷筒尾部支承的軸向固定約束，根據設備的使用工況，預留一定的軸向竄動量，安裝后，應予以檢查確認。

（2）減速機軸端必須設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，用以固定卷筒聯軸器內套，卷筒聯軸器安裝后，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，卷筒聯軸器的使用壽命越長。

（4）根據現場鼓形滾柱卷筒聯軸器的安裝尺寸，在選擇萬向軸球鉸卷筒聯軸器時，一定要注意卷筒聯軸器的軸向尺寸，當球鉸卷筒聯軸器的外型尺寸需改變時，卷筒備件也相應要重新加工，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，防止改變小車架結構梁的受力方向而加劇了梁的下繞。

（6）聯軸器法蘭與卷筒法蘭聯接的螺栓強度級別均為8.8級，聯接時的預緊力矩見表1。

表1

（7）使用時應經常檢查以下事項。

①減速機出軸端部螺栓是否松動、斷裂、脫落。

②聯軸機法蘭與卷筒法蘭聯接的螺栓（螺母）是否松動、斷裂、脫落。

③聯軸機上的所有連接螺栓是否松動、斷裂、脫落。

④聯軸機是否因缺油而發出摩擦聲。

⑤聯軸機是否有其它響聲或不正常的現象。

因此寬厚板廠、5m寬厚板廠75T—240T的鑄造起重機的卷筒聯接方式均采用了萬向球鉸聯軸器，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

通過比較兩種卷筒聯軸器的結構特點和使用情況，均能夠自動調整減速機輸出軸與卷筒軸線的偏差。萬向型球鉸聯軸器的結構簡單，便于檢查維護，安全可靠性強。