半剛性聯軸節主、從動盤連接螺栓松脫原因及處理

陳 猛 李 君

(1.上海局集團公司合肥機務段 安徽 合肥 230012；2.哈爾濱局集團公司牡丹江機務段 黑龍江 牡丹江 157000)

1 問題的提出

聯軸節是柴油機輸出軸與主發電機輸入軸之間的連接裝置。它一方面起到傳遞扭矩的作用，另一方面緩和柴油機轉速變化時的沖擊，以及補償曲軸與牽引發電機轉子之間不同軸誤差[1]。

機車柴油機的聯軸節有彈性聯軸節、大圓薄板聯軸節和半剛性聯軸節3種。半剛性聯軸節由主動盤、從動盤、鋼片、內外導向環等組成(見圖1)。

圖1 半剛性聯軸節

DF7、DF5型等內燃機車柴油機的半剛性聯軸節主、從動盤的聯接螺栓，經常發生緊固螺母松脫的故障。此問題的處理，不僅工作量大，浪費了人力，還增加了檢修成本。因此須分析此故障發生的原因并處理，采取有效的措施預防故障的再次發生勢在必行。

2 主、從動盤連接螺栓松脫的原因分析

半剛性聯軸節由80片0.5 mm厚鍍鋅鋼片安裝在主動盤與從動盤之間，用10條合金鋼制成的螺栓連接在一起(鋼片用5條螺栓緊固在主動盤上，5條螺栓編號分別為1、3、5、7、9，主動盤與從動盤連接的5條螺栓編號分別為2、4、6、8、10)。主動盤與曲軸輸出端法蘭連接，從動盤與主發電機轉子端連接軸用12顆M30×2×170 mm螺栓連接，螺栓緊固后，相鄰兩個螺栓應加裝1.5 mm鐵絲防緩，防緩鐵絲的穿法應為“8”字形。

半剛性聯軸節經常發生的螺栓松脫故障，是指主、從動盤聯結螺栓發生松脫。對發生的故障進行綜合分析，主要有以下幾個方面原因：

(1)螺栓緊固方法不對。在連接緊固主、從動盤連接螺栓時，沒有按照對角緊固的原則，而是順沿逐個緊固，造成主、從動盤密貼間隙不均勻。此原因占故障總數的8%。

(2)螺栓緊固力矩達不到工藝要求。主、從動盤連接螺栓的緊固力矩為980 N·m，實際在組裝過程中，因沒有扭力扳手，而是使用專用扳手配合加力管緊固。當選擇加力管較短時，緊固力矩達不到工藝要求，以致半剛性聯軸節在旋轉時，連接螺栓發生松脫現象。此原因占故障總數的2%。

(3)內、 外導向環的配合間隙過大。 內導向環裝在柴油機曲軸自由端的端軸上， 外導向環裝在主發電機軸的接軸上， 當主發電機與柴油機組裝時， 外導向環套裝在內導向環上。 內、 外導向環的良好配合， 是曲軸與牽引發電機轉子之間保持較高同軸度的重要保證。 機車長期運用后， 因啟停機次數多、 升降速頻繁， 并且內、 外導向環均為鋼質， 致使其磨損加劇， 配合間隙越來越大。 柴油機在運轉狀態下， 曲軸與主發電機的離心力也就越來越大， 并且離心力全部作用于主、 從動盤連接螺栓和螺母上， 最終導致緊固螺母松動、外竄，切斷防松開口銷，造成螺栓松動、 脫落， 有的甚至會從螺栓端部螺紋的退刀槽處斷裂。 螺栓松脫后會沿著軸向向外退出， 掉在連接箱下方，此原因占故障總數的90%。 所以內、 外導向環的配合間隙過大是造成螺栓發生松脫的主要原因。

3 主、從動盤連接螺栓松脫的故障處理

(1)用正確方法緊固螺栓

應按照對角緊固的原則，按2→6→10→4→8的順序，緊固主、從動盤連接螺栓。

(2)按工藝要求力矩緊固

主、從動盤連接螺栓的緊固，要保證緊固力矩為980 N·m。如果條件不具備，沒有扭力扳手，在使用專用扳手配合加力管緊固時。應選擇較長的加力管(1.5～2 m)，緊固后測量主、從動盤兩外端面寬度應為132 mm。

(3)更換內、外導向環

當內、外導向環因磨損導致配合間隙過大時，必須進行更換。外導向環尺寸為165 mm×145 mm×38 mm，內導向環尺寸為145 mm×127 mm×38 mm。更換內、外導向環時，要注意測量內導向環外徑和外導向環內徑，兩者之間的配合間隙須符合要求。

半剛性聯軸節發生螺栓松脫故障后，須將柴油機吊下機車，把柴油機與主發電機拆分，更換內、外導向環。拆內導向環時，用氣割火焰加熱套裝在曲軸上的內導向環，然后用撬棍撬出。拆外導向環時，用氣割火焰加熱從動盤外導向環安裝座，然后用撬棍撬出外導向環。拆卸內、外導向環時，防止配件落地和人員燙傷。裝內導向環時，將內導向環在油浴爐內加熱至80 ℃，套裝于曲軸輸出端端部(見圖2)。裝外導向環時，將外導向環置于液氮中冷卻10 min取出，裝入從動盤外導向環安裝座(見圖3)。裝內、外導向環時，應戴石棉手套，防止燙傷和凍傷。新裝內、外導向環，其配合間隙控制在0.25～0.32 mm范圍內。

圖2 內導向環與曲軸端軸組裝示意圖 圖3 外導向環與主發電機連接軸組裝示意圖

4 主、從動盤聯結螺栓松脫的預防措施

(1)半剛性聯軸節主、從動盤須配對使用，不許混裝。

(2)主、從動盤及連接螺栓不許有裂紋，鋼片組不許有翹曲、變形，更換主動盤時，其緊固螺栓孔必須和曲軸法蘭孔配鉸。

(3)螺栓和鋼片配合不能松動，螺栓與孔配合間隙為0～0.015 mm。

(4)主、從動盤連接時，緊固力矩為980 N·m。應對號裝入螺栓，并且螺母、墊片和螺栓都須按記號組裝。

(5)機車中修時，更換內、外導向環，并保證配合間隙良好，應為0.25～0.32 mm[2]。

5 結束語

柴油機半剛性聯軸節主、從動盤連接螺栓松脫故障原因分析準確，故障處理方法得當，預防措施制定完善，自2018年以來，對檢修后的半剛性聯軸節進行統計檢查，沒有發生一起主、從動盤連接螺栓松脫現象，基本消除了螺栓松脫這一慣性故障。同時節約了成本支出，降低了現場職工的工作量。