十字轴万向联轴器安装使用与维护措施

李晶华

泰尔重工股份有限公司 安徽 马鞍山243000

1 十字轴式万向联轴器简介

十字轴万向联轴器在传动装置当中属于一种通用件,其作用是把两个不在同一传动轴线上的轴系相互联接起来,并实现扭矩与运动的正常传递。其承载性比较高、运行平稳、寿命长、无明显噪音,且可提供大量轴向补偿。在我公司,用十字轴万向联轴器将辊压机动、定辊电机联接至减速机,其内部结构见图1。

图1 十字轴万向联轴器的具体结构

850粗轧开坯机的工作动力来自于两台上下安装的5000k W 电机,用单独的两根SWZ十字轴式万向联轴器联接在电机和轧辊之间,开坯机主要的开坯对象是断面为320×480 mm的坯料。为提高其工作效率,开坯机采用80 mm 的单道次大压下量以及往复轧制的开坯工艺,按该工艺操作时要求开坯机所用十字轴式万向联轴器必须具有非常强大的负载能力。

2 目前常见存在问题

2.1 花键轴托瓦问题 在花键轴中间位置上,有个支撑托瓦部位,对花键轴进行支撑,负责平衡花键轴的自重,通过损耗件胶木瓦接触花键轴。花键轴在长时间的旋转中,会不断和胶木瓦相互摩擦,托瓦部位也会被磨损,轴颈由于磨损而便小后,与胶木瓦相互配合时,产生的间隙也在增大,会让十字轴式万向联轴器在运行期间,出现径向跳动,缩短十字轴式万向联轴器的使用寿命,让轧机变得不稳定。

2.2 花键轴端面法兰问题 花键轴端面与十字包安装支座上的法兰连接处,均设有十字键槽,并配设十字键,前期维修时,拆解端面法兰后发现,其键槽存在严重腐蚀现象,十字键与键槽配合时,其接触面居然不足1/2,经对表面的探伤检测发现,存在较多细小裂纹,对二者的装配公差产生严重影响,同时加速键槽磨损,导致花键轴与十字包支座法兰的连接螺栓不断出现松动、断裂问题。

2.3 十字包问题 十字包上的五大类零部件都是易损件。十字包当中的任一零件发生故障时,都会危害到其整体使用寿命,也会折损万向联轴器的寿命。十字包的问题有几类:1)与十字轴有关的:窜动、径面磨损、点蚀、断裂、裂纹以及剥落等;2)与轴承座有关的:内孔磨损、点蚀、裂纹、断裂以及剥落;3)与滚动体有关的:磨损、点蚀、剥落、开裂以及破碎;4)与密封件有关的:密封不严,漏油或轴承进水、进灰;5)与紧固件有关:松动、疲劳,或者是断裂。

2.4 叉头扁套问题 叉头扁套内的易损件主要是定位铜套与耐磨衬板,日常维护当中需要定期视磨损情况予以更换,因原定位铜套设计的固定安装螺栓比较小,铜套与叉头扁套之间存在较大的配合公差,使铜套中的固定螺栓多次断裂,使用寿命仅1～2个月。耐磨衬板因受到较大的长期冲震,其固定螺栓会出现松动,使安装衬板的沉槽严重磨损,失去定位效果,使衬板更加松动,进入恶性循环,最终使十字轴式万向联轴器无法平稳转动,频繁出现径向跳动,使轧机无法稳定工作,缩短十字轴式万向联轴器寿命。

3 改进对策

3.1 花键轴托瓦改进450 mm的花键轴托瓦被磨损至426.5 ～428 mm,计算可知,425mm 亦可达到扭矩要求,去除托瓦表面的疲劳层,将其加工成425 mm,以重制425 mm 内径胶木瓦的方式,确保胶木瓦能匹配花键轴托瓦尺寸,可保证十字轴式万向联轴器不会在使用期间因托瓦部位与胶木瓦的无法严密配合而出现径向跳动。

3.2 花键轴端面法兰改进 花键轴端面法兰键槽出现严重锈蚀,槽键接触面变小,槽面出现较多细纹。以机加工法将键槽表面裂纹与疲劳层去除,将槽宽增加3 mm。以34Cr Ni3 Mo材质制作花键轴,其焊接性能不佳,无法以堆焊法实施修复,需重制相应的十字键,并调整二者的装配公差,使其配合面至少达到90%的接触面,确保配合公差与传递扭矩方面均可要求。

3.3 十字包 在十字轴式万向联轴器中,十字包最为薄弱,其零部件均易损,故十字包需定期整体更换,以确保其使用寿命。其中十字轴的原以单唇形式设计密封结构,密封不严,易使润滑脂泄漏,在其内部滚动件间产生干摩擦。把它换成双唇旋转轴密封结构,并对推力轴承密封做改进,换成三道密封结构,能避免润滑脂泄漏,并防止有水、灰进入其中,可延长其的使用寿命。

3.4 叉头扁套 为解决叉头扁套衬板沉槽的磨损现象,按槽磨损后尺寸,加大槽宽、槽深,并对衬板做加大、加厚处理,以确保衬板的定位装配效果。加大叉头扁套内固定定位铜套的法兰面,并把M12的螺栓换成M20,强化铜套与叉头扁套的固定状态,并降低了定位铜套与叉头扁套的配合公差,以对铜套实行冷装配,留出足够的过盈量。

4 改进后效果

以上述方案对十字轴式万向联轴器实施改进修复后,其使用寿命加大了一倍,虽单次维修也增加了费用,但与提高寿命进行综合计算后,维修成本有所降低,且节省了故障检修、更换的人力与时间。其余2根按同样方法做了改进修复的十字轴式万向联轴器备件,投入使用至今已超过2年。其原1年的使用寿命由延长到2年,其定位套筒原2个月的使用寿命延长到6个月,易损件原12个月的使用寿命延长到18个月,节约超过100万元的维修费。

5 结束语

在对十字轴式万向联轴器进行改进修复时,无论是花键副、花键轴端面键槽,还是衬板安装槽尺寸均受限于传递扭矩,无法随意增减,在改变其尺寸前必须对相关零部件展开强度分析,保证其强度要求能够得以满足,方可实施改进,一旦零部件强度有所降低,将会缩短十字轴式万向联轴器寿命。