起重機卷筒聯軸器的技術改造

周繼紅

（太原重工股份有限公司技術中心， 山西 太原 030024）

起重機的起升機構中減速器與卷筒的連接通常使用卷筒聯軸器，其可將減速器的扭矩傳遞給卷筒，同時，還可承受卷筒上的徑向載荷。作為起升機構的關鍵部件，卷筒聯軸器如果失效最嚴重時可導致起吊重物墜落，造成重大安全事故。所以，在起重機維護中卷筒聯軸器應作為重點關注部件，一旦發現有損壞必須及時更換。

1 起重機工況簡介

某鋼廠二期、三期項目的起重機大多為20世紀90年代初期制造，使用至今已將近20年，當時起重機起升機構采用的卷筒聯軸器（見圖1）是國內第二代卷筒用球面滾子聯軸器產品。在2010年9月的例行拆檢作業中，煉鋼區域的起重機先后發現卷筒聯軸器外圈嚴重磨損、球面鍵斷裂以及多個球面滾子聯軸器擋圈失效的隱患，為確保起重機起升機構的安全可靠，鋼廠決定對在用的球面滾子卷筒聯軸器進行升級改造。

此種卷筒聯軸器由滾柱、半聯軸器、外套、雙唇密封圈、兩側端蓋及防脫擋圈等組成，并設有定位磨損指示塊、潤滑油孔、潤滑溢流孔等，外套和半聯軸器上有均布的凹槽，這些凹槽配對形成槽孔，滾柱裝在槽孔中，滾柱的鼓形曲面同時與半聯軸器和外套的凹槽面相接觸，與之分別形成傳動副，以實現扭矩和徑向力的傳遞。

2 問題原因

經過現場的測量發現事故隱患的主要原因是：

1）卷筒聯軸器結構型式不合理，滾柱定位內外卡套的連接片強度不足；

圖1 卷筒聯軸器

2）卷筒軸承座無防止軸向竄動的擋板；

3）卷筒聯軸器長時間在水平偏角偏大的工況下重載高負荷使用，造成卷筒聯軸器中鼓型滾珠產生軸向力，致使擋滾子的擋圈變形失效，導致卷筒聯軸器聯接失效。

從現場調查得出結論：此類型聯接方式的起重機在生產過程都可能存在安全隱患。

3 優選方案

經過研究討論，確定選用美國艾默生JAURE滾子式聯軸器作為本次整改的替代產品。艾默生JAURE滾子式聯軸器的結構型式具有以下優點：

1）最新設計的加強型滾子式聯軸器，是由圓周方向上帶內齒的齒圈，以及圓周方向上帶外齒的軸套，和一組表面硬化鋼制成的滾子組成，其中滾子插入內齒圈、外齒軸套的齒隙，來作為動力傳輸原件。

2）由特殊密封保護的密閉聯軸器油腔，可防止雜質的侵入，并保證了所需的連續潤滑。分別在外齒軸套齒兩側上安裝的兩道整體式滾子定位環，有效地限制了滾子的軸向位移。

3）表面設計成曲面的滾子，以及內齒圈、外齒套的內部間隙，允許了內齒圈和外齒套間的相對運動，可以補償+1.5°的角度偏差，以及一定的軸向位移。

4 加強型滾子式聯軸器特點

1）工作穩定可靠，能承受很大的徑向載荷和傳遞較大的轉矩，安全系數大；

2）加強型滾子擋圈設計，及非剖分式擋圈加工安裝，保證了即使出現大的軸向力，也不會發生滾子擋圈失效而出現的安全隱患；

3）選用合金鋼等高強度材質，并進行合理的熱處理，提高了齒根彎曲強度和抗磨損性能，可以有效地延長壽命；

4）與其它類型卷筒聯軸器相比較，加強型滾子聯軸器扭矩傳遞能力，徑向、軸向載荷承受能力提高50%；

5）具有聯軸器內部磨損指示功能，無需拆解聯軸器，即可實時顯示聯軸器滾子和齒面磨損，以及軸向間隙狀態；

6）該滾子式卷筒聯軸器在國內外煉鋼廠（如安塞樂米塔爾、蒂森克虜伯、寶鋼、武鋼、首鋼、馬鋼等）鑄造起重機上得到廣泛應用，并且使用狀況良好。

5 改造及維護方案

1）對現場更換的卷筒聯軸器無需改變減速器輸出軸和卷筒的連接尺寸，卷筒聯軸器拆下后由技術人員配合測繪，將測繪好的接口尺寸提交給卷筒聯軸器制造廠家（艾默生），廠家按測繪安裝尺寸制作卷筒聯軸器，并且由廠家負責卷筒聯軸器的選型、設計工作。

2）由于卷筒軸承座與端蓋之間可能存在間隙，更換鼓形齒卷筒聯軸器不允許有間隙，并使其在可控范圍內，考慮到設備使用時間過長，拆除卷筒和減速器后，現場很難回裝到原精度，需制作一批調整墊，用于減速器和卷筒座的調整并制作部分零件對卷筒座進行加固改進。

3）聯軸器在安裝前，應先檢查配合表面，不得有毛刺、油污等。對涂有防銹油脂的配合表面，應先清洗掉防銹油脂。

4）聯軸器若采用整體熱裝，考慮到密封圈的耐熱性能，要求加熱時間不超過4h，溫度不大于130℃。

5）檢測減速器端面與卷筒端面之間距離，所測得任意兩個值得差值不應大于標準值的規定。

6）聯軸器與卷筒和聯軸器內外蓋的聯接采用8.8級的螺栓，其預緊力矩滿足標準要求。

7）聯軸器安裝完畢后，應打入潤滑油脂，直至排氣孔溢出油脂為止。高溫環境作業應選用鋰基油脂。

8）聯軸器的磨損量指針與磨損量指示螺釘之間的相對位置、聯接螺釘和潤滑狀況等，至少每3個月檢查一次。若指針與磨損量指示螺釘接觸，則需要更換聯軸器。聯軸器至少每年加一次潤滑油脂。

6 驗收標準

1）設計施工圖及技術文件要求；

2）進行負載動作試驗，根據起重要求，逐步增加負載，進行校車，校檢修復后的起重機滿足工作要求，符合起重機設計要求和安全使用要求，可以進行正常狀態運行。

7 改造效果

提高卷筒聯軸器使用壽命，使整個機構運行平穩、維護方便。滿足現場生產需要，大大提高生產效率，減少安全隱患。