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鼓形齿式联轴器的故障原因分析和改进特点

文章作者:泊头昌瑞传动   发布时间:2019-03-09
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齿式联轴器是由齿数相同的内齿圈和带外齿的凸缘半联轴器等零件组成。

棒线轧机主要把冶炼浇注成型的方坯轧制成各种所需的规格产品。轧机主要由动力电机、动力电机驱动的减速机、鼓形齿式联轴器和轧辊,其中鼓形齿式联轴器为关键部件,起着把减速机输出轴的动力传递给轧辊的作用。因此,鼓形齿式联轴器的好坏直接影响着立式轧机是否能正常运行,从而影响着整个轧钢生产线。

1轧钢行业常用的鼓形齿式联轴器的特点

齿式联轴器是由齿数相同的内齿圈和带外齿的凸缘半联轴器等零件组成。外齿分为直齿和鼓形齿两种齿形,鼓形齿即为将外齿制成球面,球面中心在齿轮轴线上,齿侧间隙较一般齿轮大,鼓形齿式联轴器可允许较大的角位移(相对于直齿式联轴器),可改善齿的接触条件,提高传递转矩的能力,延长使用寿命。齿式联轴器在工作时,两轴产生相对角位移,内外齿的齿面周期性作轴向相对滑动,必然形成齿面磨损和功率消耗,齿式联轴器需在有良好润滑和密封的状态下工作。因此,鼓形齿式联轴器有以下等特点:

(1)承载能力强。在相同的内齿套外径和联轴器较大外径下,鼓形齿式联轴器的承载能力平均比直齿式联轴器提高15%~20%;

(2)角位移补偿量大。由于外齿轴套为鼓形齿,联轴器工作时可避免内外齿棱角接触,允许两轴轴线角位移士1.5°,当角位移在2°~3°时也能可靠的工作。一般推荐允许角位移1°30′,2°30'。

(3)鼓形齿面使内、外齿的接触条件得到改善,避免了在角位移条件下直齿齿端棱边挤压,应力集中的弊端,同时改善了齿面摩擦、磨损状况,降低了噪声,维修周期长。

(4)外齿套齿端呈喇叭形状,使内、外齿装拆十分方便。

(5)传动效率高达99.7%。

(6)密封性好,使用可靠,装卸、维护方便;适用于冶炼、轧钢、重型机械、汽轮机、石油化工业、船舶等各行业。

2鼓形齿式联轴器在生产现场常见故障原因分析

(1)车L钢设备中棒线材的轧机与减速箱连接大多数采用是贯穿式鼓形齿式联轴器,联轴器的减速机端结构如图1所示。鼓形齿式联轴器包括轴、外齿轴套、内齿圈和连接盘,连接盘通过锁紧螺栓连接在待装配减速机输出轴的端面上,内齿圈通过花键套装在待装配减速机的输出轴上并压在连接盘上,外齿轴套通过花键套装在轴上并与轴过盈配合,外齿轴套通过压板和锁紧螺栓悬吊在内齿圈上并与内齿圈齿啮合。

(2)上述结构的鼓形齿式联轴器在使用时,整个联轴器通过外齿轴套和内齿圈压在与减速机输出轴的端面固定连接的连接盘上,几乎整个鼓形齿式联轴器的重力都集中压在连接盘上。轧辊在轧制坯料时,受坯料的冲击和上下轧辊的振动,连接连接盘和减速机的锁紧螺栓既受拉力又受剪切力,在鼓形齿式联轴器长期高速旋转下锁紧螺栓极易被拉断或剪切断,而连接盘处在内齿圈内,不能随时被发现,待全部锁紧螺栓失效后,整个鼓形齿式联轴器从减速机的输出轴上脱离,造成设备停机,严重地影响了后道加工工序。

(3)从结构及使用情况看,出现上述故障的主要原因是,轧线轧机轧辊经过多次修复重复使用的,轴径尺寸发生变化,鼓形齿式联轴器在高速旋转下接轴倾角随之变大,由于连接盘和内齿圈之间的间隙太小,内齿圈在补偿花键轴间隙时径向挤压连接盘,轧辊在轧制坯料时,花键轴一直存在摆动,摆动使连接盘的外表面与内齿圈的内表面存在一定的碰撞,加剧锁紧螺栓和连接环套所受的剪切力,导致连接盘连接螺栓剪断造成故障。

因此,本文针对上述鼓形齿式联轴器故障原因的分析不足之处,为了加强连接盘与减速机输出轴的连接方式,减轻锁紧螺栓所受的拉力或剪切力,避免鼓形齿式联轴器在高速旋转时被拉断或剪切断,降低立式轧机的设备故障,进一步提高生产效率,提出了连接盘的改进方案。

3连接盘的改进及实施

(1)连接盘外圆直径尺寸减小,原连接盘外圆与外齿轴套的内齿圈是大约10μm的间隙配合,此间隙不能补偿花键副总公差,鼓形齿式联轴器旋转时径向挤压连接盘。为了有效地避免了连接盘的外圆与内齿圈的内圆产生碰撞,连接盘外圆与内齿圈的内圆应存在足够补偿花键副总公差的间隙,且在原基础上需要增大。

(2)增加连接盘的连接强度,针对鼓形齿式联轴器长期高速旋转下锁紧螺栓极易被拉断或剪切断,连接盘结构需要改进,在连接盘内部增设连接环套,其外圆设置外螺纹,连接盘的内圆设置内螺纹,连接盘通过螺纹配合旋套在连接环套上。

(3)现场实施及处理方法,连接环套采用焊接的方式固定在减速机输出轴的端面上(图2)。连接环套与连接盘配合后通过螺栓连接在减速机的输出轴上,用焊条先进行内焊接,焊接过程要求焊缝连续均匀,焊接完拆除螺栓和连接盘进行外焊接,外焊接的焊缝不得超过连接盘倒角面。

4连接盘改进后的效果

现场处理实施方法简单方便,改进后效果明显,轧辊在轧制坯料时,坯料的冲击力和上下轧辊的振动力,由连接环套和连接盘锁紧螺栓共同承担,因连接环套受力的横截面较大,承受高速旋转的径向碰撞拉力和剪切力几乎都集中在连接环套上,锁紧螺栓所受的拉力和剪切力较小,因而避免锁紧螺栓被拉断。鼓形齿式联轴器使用可靠性得以提高,减轻了锁紧螺栓所受的拉力和剪切力,避免锁紧螺栓被拉断或剪切断,降低立式轧机的设备故障,进一步提高生产效率,降低了维护强度。

设备的合理使用和技术改进应引起设计和设备维护技术人员的高度重视,不断寻找改进方法,以保证设备正常运行效果。随着科学技术的不断发展,新型材料和设计合理的结构设备不断出现,轧机传动设备也趋向多样化,我们可以本着经济实惠、方便维护等原则,选择需要的传动机构,但每种技术改进或选择还有待于在实践中进一步探索。



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