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鼓形齿式卷筒联轴器常见故障分析与处理

文章作者:泊头昌瑞传动   发布时间:2019-03-29
鼓形齿式联轴器结构紧凑、安装要求较高,因此早期故障多由于安装不当引起,如端盖螺栓断裂、法兰螺栓断裂等。

起重机卷筒联轴器作为起升机构的重要传动部件,其运行的稳定性和可靠性在设备安全使用中起到举足轻重的作用。卷筒联轴器按结构形式,一般分为直接啮合式、球铰式、球面滚子以及鼓形齿等形式。球面滚子和鼓形齿2种形式结构紧凑,传递扭矩大,目前较为常用。球面滚子联轴器具有较大的补偿量,但滚珠、滚道磨损以及对传动系统冲击较大的问题造成后期维护量较大。比较而言,鼓形齿式联轴器结构紧凑、运行稳定,在角向补充、抗冲击等方面的综合性能较好,目前在大型起重机上广泛应用。

外齿轴套通过内圈与减速器输出轴过盈配合并配有键连接,法兰内齿圈的法兰盘圆周方向均匀分布螺栓孔,与分布在卷筒端面板上的螺孔对应,并通过螺栓实现与卷筒的可靠固定,将减速器输出扭矩和转速传递到卷筒。承载环安装在外齿轴套上,主要承受来自卷筒的径向载荷;内外端盖、密封圈主要起轴向固定、密封作用;指针既可用作安装定位,也是运行过程中直观检查齿面磨损的工具。

鼓形齿式联轴器结构紧凑、安装要求较高,因此早期故障多由于安装不当引起,如端盖螺栓断裂、法兰螺栓断裂等。

1外端盖螺栓断裂分析与处理

以某原料码头卸船机抓斗提升卷筒联轴器为例,在使用3个月内出现了外端盖螺栓断裂的问题,检查螺栓断口形貌,呈现明显的拉伸断裂特征。根据联轴器结构原理及安装情况分析,外端盖正常运行中不受联轴器传递载荷的影响,结合对定位指针位置的检查结果,初步判断可能由于安装不当引起。进一步打开外端盖进行确认,发现承载环与外端盖对应的端面有明显的接触挤压痕迹。根据以上情况综合分析,可以确定联轴器承载环与外端盖间隙过小,造成安装在法兰外齿圈上的外端盖在运行中受到来自承载环的轴向冲击载荷,外端盖安装螺栓在此附加冲击载荷的作用下被拉伸断裂。

由于受到生产条件的限制,此问题可通过临时处理恢复设备正常使用,即通过调整垫片增加外端盖与承载环之间的轴向间隙,解除外端盖连接螺栓在运行过程中的附加载荷,解决螺栓断裂问题。

此类问题的根本原因是联轴器两端部件即减速器和卷筒之间的间隙小于许用安装间隙,因此,通过调整卷筒和减速器之间的轴向距离,释放出承载环和端盖之间必要的间隙,保证运行过程中不因轴向窜动而造成非正常接触,才能彻底解决。调整对象一般选定为卷筒,调整量可根据联轴器安装说明,并测量轴向窜动距离确定,调整后对照其定位指针进行验证。

2卷筒连接螺栓断裂分析与处理

2.1原因分析

法兰内齿圈与卷筒连接螺栓的断裂,可由联轴器结构特征入手进行分析,其原因比较复杂,总的来说,可归纳为以下3个方面:

(1)联轴器内外齿圈冲击。该螺栓组将法兰内齿圈与卷筒连接固定,同时承受来自内外齿回转冲击载荷,按其结构特征,主要承受剪切力。因此,当回转冲击载荷对螺栓的剪切力超出螺栓承受极限时,螺栓将会发生松动、断裂。这种情况可能由驱动机构非正常工作状态造成,如频繁过载等。如果联轴器使用时间较长,则要检查齿面磨损量是否已超出使用极限。

(2)螺栓因素。该螺栓组由均匀分布在法兰盘圆周方向多只螺栓组成,因此,如果螺栓拧紧力矩不足、拧紧力不均匀或拧紧方方法不当,可能造成部分螺栓达不到设计使用要求而发生断裂。

(3)联轴器位置偏差。由于初次安装或维护过程中更换调整联轴器、减速器、卷筒等相关部件时未能达到联轴器安装要求,造成实际轴向偏差、径向偏差超出许用偏差(即对中不当),运行中的附加载荷导致螺栓剪切断裂。实际使用中,联轴器位置偏差是造成法兰螺栓断裂的常见原因。

2.2解决方案

由于卷筒联轴器法兰螺栓断裂的原因比较复杂,以某原料码头卸船机提升卷筒联轴器为例,介绍该问题的解决方法和步骤。

该卸船机投用6个月内,4个提升卷筒相继出现了不同程度的联轴器法兰螺栓松动乃至断裂的情况,其解决方法和步骤如下:

(1)根据对联轴器指针的检查结果和使用状况判断,排除内外齿圈冲击的因素,原因可能为螺栓拧紧不当或联轴器对中不当。

(2)使用了激光对中仪检查联轴器对中,结果呈现卷筒与减速器输出轴之间存在不同程度的不对中情况,卷筒联轴器实际轴线角偏差较高达到0.2435°,超出了设计许用值0.2°。

(3)根据各自卷筒对中检测结果,通过对卷筒轴承座安装底座的调整,改善卷筒与减速箱输出轴的对中状况,从而使卷筒联轴器获得较佳工作状态,解决了法兰连接螺栓断裂的问题;在调整对中的同时,对卷筒的轴向位置进行了优化,从根本上解决了外端盖螺栓断裂的问题。

在实际应用和维护过程中,由于受到生产作业工况限制,法兰螺栓断裂问题的解决往往需要一定的周期。为了兼顾生产作业和设备稳定,在实际操作中可结合螺栓松动的情况,先实施螺栓复紧,并跟随观察其变化情况,再实施对中检测和调整。

3维护对策

卷筒联轴器的使用状态关系到起重机的安全、稳定运行,因此必须高度重视并按标准实施,精心检查和维护。在以下4个方面做好卷筒联轴器的安装和维护,可以在很大程度上保障其运行的稳定性:

(1)对中保障。对中状况直接影响到鼓形齿式联轴器的正常使用状态和寿命,因此必须按照联轴器供应商提供的安装要求,督促起重机制造单位严格控制安装偏差。

(2)连接螺栓。连接螺栓的松动、断裂往往会反映出联轴器乃至传动系统的异常,因此使用恰当方法将螺栓均匀拧紧到标准扭矩,并定期检查螺栓紧固状况,有利于控制卷筒联轴器的使用状态。

(3)指针检查。联轴器指针为直观检查轴线方向和圆周方向相对位置提供了便利,可建立指针偏移量台帐并实施劣化倾向管理,通过指针位置的变化跟随联轴器传动齿的磨损状况。

(4)更换油脂。定期更换联轴器润滑脂,是确保其使用寿命的重要手段,也可以通过溢出油脂的检查辅助判断传动齿的磨损状况。



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