十字軸萬向聯軸器安裝使用與維護措施

李晶華

泰爾重工股份有限公司 安徽 馬鞍山243000

1 十字軸式萬向聯軸器簡介

十字軸萬向聯軸器在傳動裝置當中屬于一種通用件,其作用是把兩個不在同一傳動軸線上的軸系相互聯接起來,并實現扭矩與運動的正常傳遞。其承載性比較高、運行平穩、壽命長、無明顯噪音,且可提供大量軸向補償。在我公司,用十字軸萬向聯軸器將輥壓機動、定輥電機聯接至減速機,其內部結構見圖1。

圖1 十字軸萬向聯軸器的具體結構

850粗軋開坯機的工作動力來自于兩臺上下安裝的5000k W 電機,用單獨的兩根SWZ十字軸式萬向聯軸器聯接在電機和軋輥之間,開坯機主要的開坯對象是斷面為320×480 mm的坯料。為提高其工作效率,開坯機采用80 mm 的單道次大壓下量以及往復軋制的開坯工藝,按該工藝操作時要求開坯機所用十字軸式萬向聯軸器必須具有非常強大的負載能力。

2 目前常見存在問題

2.1 花鍵軸托瓦問題 在花鍵軸中間位置上,有個支撐托瓦部位,對花鍵軸進行支撐,負責平衡花鍵軸的自重,通過損耗件膠木瓦接觸花鍵軸。花鍵軸在長時間的旋轉中,會不斷和膠木瓦相互摩擦,托瓦部位也會被磨損,軸頸由于磨損而便小后,與膠木瓦相互配合時,產生的間隙也在增大,會讓十字軸式萬向聯軸器在運行期間,出現徑向跳動,縮短十字軸式萬向聯軸器的使用壽命,讓軋機變得不穩定。

2.2 花鍵軸端面法蘭問題 花鍵軸端面與十字包安裝支座上的法蘭連接處,均設有十字鍵槽,并配設十字鍵,前期維修時,拆解端面法蘭后發現,其鍵槽存在嚴重腐蝕現象,十字鍵與鍵槽配合時,其接觸面居然不足1/2,經對表面的探傷檢測發現,存在較多細小裂紋,對二者的裝配公差產生嚴重影響,同時加速鍵槽磨損,導致花鍵軸與十字包支座法蘭的連接螺栓不斷出現松動、斷裂問題。

2.3 十字包問題 十字包上的五大類零部件都是易損件。十字包當中的任一零件發生故障時,都會危害到其整體使用壽命,也會折損萬向聯軸器的壽命。十字包的問題有幾類:1)與十字軸有關的:竄動、徑面磨損、點蝕、斷裂、裂紋以及剝落等;2)與軸承座有關的:內孔磨損、點蝕、裂紋、斷裂以及剝落;3)與滾動體有關的:磨損、點蝕、剝落、開裂以及破碎;4)與密封件有關的:密封不嚴,漏油或軸承進水、進灰;5)與緊固件有關:松動、疲勞,或者是斷裂。

2.4 叉頭扁套問題 叉頭扁套內的易損件主要是定位銅套與耐磨襯板,日常維護當中需要定期視磨損情況予以更換,因原定位銅套設計的固定安裝螺栓比較小,銅套與叉頭扁套之間存在較大的配合公差,使銅套中的固定螺栓多次斷裂,使用壽命僅1～2個月。耐磨襯板因受到較大的長期沖震,其固定螺栓會出現松動,使安裝襯板的沉槽嚴重磨損,失去定位效果,使襯板更加松動,進入惡性循環,最終使十字軸式萬向聯軸器無法平穩轉動,頻繁出現徑向跳動,使軋機無法穩定工作,縮短十字軸式萬向聯軸器壽命。

3 改進對策

3.1 花鍵軸托瓦改進450 mm的花鍵軸托瓦被磨損至426.5 ～428 mm,計算可知,425mm 亦可達到扭矩要求,去除托瓦表面的疲勞層,將其加工成425 mm,以重制425 mm 內徑膠木瓦的方式,確保膠木瓦能匹配花鍵軸托瓦尺寸,可保證十字軸式萬向聯軸器不會在使用期間因托瓦部位與膠木瓦的無法嚴密配合而出現徑向跳動。

3.2 花鍵軸端面法蘭改進 花鍵軸端面法蘭鍵槽出現嚴重銹蝕,槽鍵接觸面變小,槽面出現較多細紋。以機加工法將鍵槽表面裂紋與疲勞層去除,將槽寬增加3 mm。以34Cr Ni3 Mo材質制作花鍵軸,其焊接性能不佳,無法以堆焊法實施修復,需重制相應的十字鍵,并調整二者的裝配公差,使其配合面至少達到90%的接觸面,確保配合公差與傳遞扭矩方面均可要求。

3.3 十字包 在十字軸式萬向聯軸器中,十字包最為薄弱,其零部件均易損,故十字包需定期整體更換,以確保其使用壽命。其中十字軸的原以單唇形式設計密封結構,密封不嚴,易使潤滑脂泄漏,在其內部滾動件間產生干摩擦。把它換成雙唇旋轉軸密封結構,并對推力軸承密封做改進,換成三道密封結構,能避免潤滑脂泄漏,并防止有水、灰進入其中,可延長其的使用壽命。

3.4 叉頭扁套 為解決叉頭扁套襯板沉槽的磨損現象,按槽磨損后尺寸,加大槽寬、槽深,并對襯板做加大、加厚處理,以確保襯板的定位裝配效果。加大叉頭扁套內固定定位銅套的法蘭面,并把M12的螺栓換成M20,強化銅套與叉頭扁套的固定狀態,并降低了定位銅套與叉頭扁套的配合公差,以對銅套實行冷裝配,留出足夠的過盈量。

4 改進后效果

以上述方案對十字軸式萬向聯軸器實施改進修復后,其使用壽命加大了一倍,雖單次維修也增加了費用,但與提高壽命進行綜合計算后,維修成本有所降低,且節省了故障檢修、更換的人力與時間。其余2根按同樣方法做了改進修復的十字軸式萬向聯軸器備件,投入使用至今已超過2年。其原1年的使用壽命由延長到2年,其定位套筒原2個月的使用壽命延長到6個月,易損件原12個月的使用壽命延長到18個月,節約超過100萬元的維修費。

5 結束語

在對十字軸式萬向聯軸器進行改進修復時,無論是花鍵副、花鍵軸端面鍵槽,還是襯板安裝槽尺寸均受限于傳遞扭矩,無法隨意增減,在改變其尺寸前必須對相關零部件展開強度分析,保證其強度要求能夠得以滿足,方可實施改進,一旦零部件強度有所降低,將會縮短十字軸式萬向聯軸器壽命。