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轴承知识
场桥起升卷筒联轴器改造工艺说明
2016-11-03李凌杰
（大连集发港口技术服务有限公司，大连 116600）
（大连集发港口技术服务有限公司，大连 116600）
摘 要：由于YC13~YC15老振华场桥设备属于上世纪90年代的老旧设备，其老式花键起升卷筒联轴节较目前普遍采用的新式鼓形齿式联轴节在设计及生产加工工艺方面存在很多弊端。现提出采用新式的鼓形齿式联轴节代替普通花键联轴节，这就需要我们对此机构的结构、改造形式及具体实施的工艺方案进行深入细致的研究、分析，以彻底解决由于老式花键联轴节失效报废造成的严重问题，再次达到满足生产需要的目的。
关键词：鼓形齿式联轴节；改造工艺分析；满足生产需要
0 引言
滚筒用鼓形齿是联轴器是一种新型挠性联轴器，主要用于起重设备中起升机构的减速器输出轴与钢丝绳卷筒的联接，也适用于其它类似的既传递扭矩又承受径向轴向载荷的传动。与老式卷筒用花键联轴器比较，鼓形齿是联轴器具有如下特点：
♦工作稳定可靠，能承受很大径向载荷和传递较大的转矩，过载能力大；
♦结构紧凑牢固，系列化设计，可简化整机结构，减轻设备重量；
♦调位性能好，安装、调整方便，维护简单；
♦设有定位磨损标识，安全可靠。
1 鼓形齿式联轴器主要结构形式及工作原理
1.1鼓形齿式联轴器主要结构
此次改造所选用的联轴器类型为DC系列DC07A卷筒用鼓形齿式联轴器，其结构主要有密封圈、外端盖、承载环、外齿轴套、法兰内齿圈、内端盖等组成（见图1）。
0 引言
滚筒用鼓形齿是联轴器是一种新型挠性联轴器，主要用于起重设备中起升机构的减速器输出轴与钢丝绳卷筒的联接，也适用于其它类似的既传递扭矩又承受径向轴向载荷的传动。与老式卷筒用花键联轴器比较，鼓形齿是联轴器具有如下特点：
♦工作稳定可靠，能承受很大径向载荷和传递较大的转矩，过载能力大；
♦结构紧凑牢固，系列化设计，可简化整机结构，减轻设备重量；
♦调位性能好，安装、调整方便，维护简单；
♦设有定位磨损标识，安全可靠。
1 鼓形齿式联轴器主要结构形式及工作原理
1.1鼓形齿式联轴器主要结构
此次改造所选用的联轴器类型为DC系列DC07A卷筒用鼓形齿式联轴器，其结构主要有密封圈、外端盖、承载环、外齿轴套、法兰内齿圈、内端盖等组成（见图1）。
图1
1.2鼓形齿式联轴器工作原理
外齿轴套和法兰内齿圈构成的鼓形齿式联轴器传递驱动功率，而由承载环的外球面和法兰内齿圈的内承载面形成的接触副构成自动调位的球面轴承，承受径向载荷。联轴器的内、外齿啮合在油浴中工作，通过内外端盖、密封圈防止润滑脂泄露。
1.3主要工作参数：
1）工作温度：-25—80℃；
2）传递公称转矩：16—4000kN·m；
3）许用径向载荷：18—1800KN。
2.卷筒联轴器改造更换总流程、注意事项及解决方案
2.0连接结构及尺寸
联轴器与钢丝绳卷筒的连接方式推荐采用直接连接，其结构和要求如图2、图3所示，联接尺寸见表1。
外齿轴套和法兰内齿圈构成的鼓形齿式联轴器传递驱动功率，而由承载环的外球面和法兰内齿圈的内承载面形成的接触副构成自动调位的球面轴承，承受径向载荷。联轴器的内、外齿啮合在油浴中工作，通过内外端盖、密封圈防止润滑脂泄露。
1.3主要工作参数：
1）工作温度：-25—80℃；
2）传递公称转矩：16—4000kN·m；
3）许用径向载荷：18—1800KN。
2.卷筒联轴器改造更换总流程、注意事项及解决方案
2.0连接结构及尺寸
联轴器与钢丝绳卷筒的连接方式推荐采用直接连接，其结构和要求如图2、图3所示，联接尺寸见表1。
图2
图3
表1
2.1相关废旧零部件的拆除分离及注意事项
1）相关废旧部件与场桥设备拆除分离，包括起升电机罩壳、减速器上箱体及起升卷筒连带输出轴及齿轮的分离，注意吊装重心居中，起吊匀速平稳，摆放合理稳妥。
2）废旧花键联轴器的地面分离，分离开减速器输出轴的外齿与卷筒的内齿部分，当由于使用年限过长导致的锈蚀犟劲而无法正常顺利退出时，可采取气焊与碳弧气刨切割拆除，Z终将低速级大齿轮、滚筒侧壁完全分离，待新齿轮轴加工完成与新的滚筒侧壁焊接（内外两侧焊缝各焊接4-5遍）精加工完成后，完成所有拆分的零件的总装配（包括：大齿轮、减速器轴承通盖、联轴器总成）。
2.2卷筒联轴器安装方法及注意事项
1）将双圆头平键过盈装配在齿轮轴的键槽内，将大齿轮及轴承热装在齿轮轴上。
2）联轴器安装前，应检查所有零件的配合表面去除毛刺，清洗掉防锈油脂，擦尽油污等。
3）安装时，先将外端盖和密封圈套在减速器输出轴的内侧，然后将外齿轴套加热后套在减速器的输出轴上。
4）将法兰内齿圈、内端盖及密封圈组合后装在装在卷筒上并紧固连接螺栓。然后打入楔键定位，但不能太紧以防止法兰内齿圈变形。
5）当外齿圈轴套冷却后，移动卷筒将法兰内齿圈按本身加工出的标记对准外齿轴套缓慢导入，再一次将外端盖和密封圈装上。
注意事项：
1）大齿轮两侧结构形状不同，注意装配顺序，注意吊装过程要平稳、连贯、人员站位要合理；
2）在实际热装过程中，应在油浴中进行，油温掌握在150-180℃，；时间在2-2.5小时，保证加热均匀充分，热装尺寸在大于基准尺寸0.15mm左右，以保证顺利热装；
3）楔键打入之前，先将定位块焊接在滚筒侧壁，焊接前对中好定位块，可采用标记对中线的方式以保证定位块中心与法兰内齿圈平面却口中心对齐；
4）外齿轴套与法兰内齿圈对接装入时注意保证定位磨损指针的位置正确，装好后，指针两侧刻线与轴向定位刻痕平齐，指针前端刻线正对尺侧间隙界限刻痕之间；
5）联轴器与卷筒的联接以及端盖紧固应采用强度性能等级大于或等于8.8级的螺栓组。
2.3卷筒齿轮总成设备总装方法
1）采用9吨叉车将卷筒总成运送至总装现场，并做总装前的Z后检查；
2）捆绑牢靠，平稳起吊卷筒总成至高于场桥小车高度，指挥慢速，平稳装配；
3）装配好卷筒总成后，装配减速器上箱体、起升电机房罩、减速器侧面轴承端盖、卷筒尾座连接螺栓等所有零部件；
4）添加齿轮油，清点所有工属具并清理现场卫生。
注意事项
1）运送途中将卷筒固定捆绑牢靠，避免因颠簸而导致滚筒滑落对轮齿及卷筒表面受损坏；
2）指挥明确，人员站位合理；
3）装配减速器上箱盖前，做好上下箱体配合面的清理密封工作；
4）联轴器不能承受轴向载荷，卷筒工作时产生的附加轴向载荷必须始终由卷筒固定支撑座承受，因此，联轴器安装时必须保证轴向定位准确。否则卷筒工作时产生的弹性水平位移可能会破坏联轴器的轴向限位，造成连接失效，甚至酿成事故。
2.4总装过程中需保证的全部误差尺寸
1）联轴节外齿轴套端面与减速箱端面距离y=25mm（DC055-DC07）如图4；
2）安装完成滚筒与减速器输出轴间角向偏差ΔE≤0.50mm（卷筒直径D＞1000mm）如图4；
3）滚筒侧壁及联轴节盖板圆跳度为IT9（公差为0.175mm）如图3；
4）所用连接螺栓M20×808.8级强度螺栓，螺栓的扭紧力矩为385Nm。
2）废旧花键联轴器的地面分离，分离开减速器输出轴的外齿与卷筒的内齿部分，当由于使用年限过长导致的锈蚀犟劲而无法正常顺利退出时，可采取气焊与碳弧气刨切割拆除，Z终将低速级大齿轮、滚筒侧壁完全分离，待新齿轮轴加工完成与新的滚筒侧壁焊接（内外两侧焊缝各焊接4-5遍）精加工完成后，完成所有拆分的零件的总装配（包括：大齿轮、减速器轴承通盖、联轴器总成）。
2.2卷筒联轴器安装方法及注意事项
1）将双圆头平键过盈装配在齿轮轴的键槽内，将大齿轮及轴承热装在齿轮轴上。
2）联轴器安装前，应检查所有零件的配合表面去除毛刺，清洗掉防锈油脂，擦尽油污等。
3）安装时，先将外端盖和密封圈套在减速器输出轴的内侧，然后将外齿轴套加热后套在减速器的输出轴上。
4）将法兰内齿圈、内端盖及密封圈组合后装在装在卷筒上并紧固连接螺栓。然后打入楔键定位，但不能太紧以防止法兰内齿圈变形。
5）当外齿圈轴套冷却后，移动卷筒将法兰内齿圈按本身加工出的标记对准外齿轴套缓慢导入，再一次将外端盖和密封圈装上。
注意事项：
1）大齿轮两侧结构形状不同，注意装配顺序，注意吊装过程要平稳、连贯、人员站位要合理；
2）在实际热装过程中，应在油浴中进行，油温掌握在150-180℃，；时间在2-2.5小时，保证加热均匀充分，热装尺寸在大于基准尺寸0.15mm左右，以保证顺利热装；
3）楔键打入之前，先将定位块焊接在滚筒侧壁，焊接前对中好定位块，可采用标记对中线的方式以保证定位块中心与法兰内齿圈平面却口中心对齐；
4）外齿轴套与法兰内齿圈对接装入时注意保证定位磨损指针的位置正确，装好后，指针两侧刻线与轴向定位刻痕平齐，指针前端刻线正对尺侧间隙界限刻痕之间；
5）联轴器与卷筒的联接以及端盖紧固应采用强度性能等级大于或等于8.8级的螺栓组。
2.3卷筒齿轮总成设备总装方法
1）采用9吨叉车将卷筒总成运送至总装现场，并做总装前的Z后检查；
2）捆绑牢靠，平稳起吊卷筒总成至高于场桥小车高度，指挥慢速，平稳装配；
3）装配好卷筒总成后，装配减速器上箱体、起升电机房罩、减速器侧面轴承端盖、卷筒尾座连接螺栓等所有零部件；
4）添加齿轮油，清点所有工属具并清理现场卫生。
注意事项
1）运送途中将卷筒固定捆绑牢靠，避免因颠簸而导致滚筒滑落对轮齿及卷筒表面受损坏；
2）指挥明确，人员站位合理；
3）装配减速器上箱盖前，做好上下箱体配合面的清理密封工作；
4）联轴器不能承受轴向载荷，卷筒工作时产生的附加轴向载荷必须始终由卷筒固定支撑座承受，因此，联轴器安装时必须保证轴向定位准确。否则卷筒工作时产生的弹性水平位移可能会破坏联轴器的轴向限位，造成连接失效，甚至酿成事故。
2.4总装过程中需保证的全部误差尺寸
1）联轴节外齿轴套端面与减速箱端面距离y=25mm（DC055-DC07）如图4；
2）安装完成滚筒与减速器输出轴间角向偏差ΔE≤0.50mm（卷筒直径D＞1000mm）如图4；
3）滚筒侧壁及联轴节盖板圆跳度为IT9（公差为0.175mm）如图3；
4）所用连接螺栓M20×808.8级强度螺栓，螺栓的扭紧力矩为385Nm。
图4
2.5整体调试及验收交付使用
试车运行时，需仔细听、观察联轴器有无严重异常声响和渗漏油情况，如果发现需及时排除或与厂家联系。
3.后续润滑、使用及维护保养
试车运行时，需仔细听、观察联轴器有无严重异常声响和渗漏油情况，如果发现需及时排除或与厂家联系。
3.后续润滑、使用及维护保养
3.1润滑
在联轴器安装时，应使用规格为PT1/4的平头油嘴，通过接头连接，接头两端的螺纹为R1/4。
联轴器在安装完毕后，应立即注入锂基润滑脂，直至润滑油在溢流孔溢出新油脂为止。禁止在未加注润滑脂的情况下启动设备，以免联轴器早期损坏。
联轴器的齿面润滑状况，直接影响着使用寿命和安全可靠性，因此至少每3个月必须检查一次联轴器润滑情况，并加注一次润滑脂。所加注的油量：DC07系列为1.55KgEP2润滑脂。
3.2使用与维护保养
联轴器的定位磨损指针与定位磨损刻痕之间的相关位置、连接螺栓状况等，至少每3个月检查一次。
联轴器的轴向窜动量超出极限位置时，必须重新调整卷筒组固定支撑座的轴向间隙，并予锁紧。
若联轴器的定位磨损指针与定位磨损刻痕的相对位于等于或超过图5、图6所示的刻度m1时，说明联轴器的鼓形齿已经磨损至极限厚度，即将失效，应及时更换联轴器。
在联轴器安装时，应使用规格为PT1/4的平头油嘴，通过接头连接，接头两端的螺纹为R1/4。
联轴器在安装完毕后，应立即注入锂基润滑脂，直至润滑油在溢流孔溢出新油脂为止。禁止在未加注润滑脂的情况下启动设备，以免联轴器早期损坏。
联轴器的齿面润滑状况，直接影响着使用寿命和安全可靠性，因此至少每3个月必须检查一次联轴器润滑情况，并加注一次润滑脂。所加注的油量：DC07系列为1.55KgEP2润滑脂。
3.2使用与维护保养
联轴器的定位磨损指针与定位磨损刻痕之间的相关位置、连接螺栓状况等，至少每3个月检查一次。
联轴器的轴向窜动量超出极限位置时，必须重新调整卷筒组固定支撑座的轴向间隙，并予锁紧。
若联轴器的定位磨损指针与定位磨损刻痕的相对位于等于或超过图5、图6所示的刻度m1时，说明联轴器的鼓形齿已经磨损至极限厚度，即将失效，应及时更换联轴器。
图5
图6
结语
此工艺说明较为系统的阐述了起升卷筒联轴器改造的整个流程，其中的注意事项所涉及的技巧、经验有助于在具体施工过程中解决所遇到的一些困难，避免一些不必要的麻烦，从而对实际中的此类作业起到辅助指导作用。另外提到的装配工艺要求参数及检测标准参数对正确精准地完成此类改造项目也会起到关键作用。改造后的卷筒联轴器的运行较为安全平稳，承载能力足可以满足强度更高的作业需求，同样可以把其作为保障场桥设备今后能够更加安全、长期稳定地运行，彻底消除这一机构安全隐患的一项重大举措。
