连铸机SWC型万向联轴器优化改进

樊星辰，贾广顺，孙 博，高宪强，何 兴

（秦皇岛首秦金属材料有限公司，河北 秦皇岛 066000）

0 引言

SWC型十字轴式万向联轴器的十字轴轴承固定不用螺栓，这种结构可以避免螺栓松动或断裂，同时其传递扭矩高、偏差角度大、便于维护，因而常被应用于炼钢连铸设备［1］上，为扇形段传递扭矩提供拉矫力。但由于万向联轴器本身结构存在不足且所处的工作环境恶劣，导致其一些薄弱环节易出现故障，影响了SWC型十字轴式万向联轴器的整体寿命，因而有必要对SWC型十字轴式万向联轴器的各种故障进行分析，以便对其进行优化改进。

1 SWC型十字轴式万向联轴器常见故障形式

1.1 十字轴轴承失效

SWC型十字轴式万向联轴器经过长时间的工作会出现不同程度的十字轴轴承失效，如图1所示。一旦十字轴轴承失效会影响拉扇形段矫机万向联轴器的稳定性，产生冲击和振动现象。同时一个位置的轴承失效会加剧其他3个轴承的失效，严重时会使万向联轴器活节法兰与联轴主轴脱落，导致万向联轴器失效，影响拉矫力。

1.2 万向联轴器伸缩处易锈

万向联轴器工作在扇形段二冷室内，在连铸机浇钢生产时万向联轴器会受到喷淋水与高温铸坯形成的蒸汽腐蚀，同时随着扇形段维护质量提高，过钢量增加，扇形段更换次数减少，使万向联轴器的拆卸次数减少，导致万向联轴器伸缩处极易锈死，不易拆卸。

1.3 万向联轴与扇形段驱动辊短节连接螺栓易松

连铸机开浇前下装引锭杆，需要往复调整引锭杆使其到达生产工艺要求的位置，这样前3个段的拉矫机就会往复运动，而万向联轴器的法兰活节与扇形段驱动辊短节接触牙口面经过长时间的磨损会产生缝隙，当万向联轴处法兰活节与扇形段驱动辊短节产生相对转动时，会造成引导杆突然下沉，同时万向联轴接手螺栓因为驱动辊转动时产生的振动发生螺栓脱落，严重时会造成万向联轴器与扇形段短节脱落，影响连铸机稳定生产。

2 SWC型十字轴式万向联轴器常见故障应对

2.1 针对十字轴轴承失效的改进

万向联轴器十字轴轴承距离热坯较近，轴承内部润滑甘油在铸坯高温热辐射的作用下易变质，对此采取如下措施：①用抗高温的润滑甘油（氟聚醚脂）代替原来的普通润滑甘油；②为减少对十字轴轴承的热辐射，可对十字轴进行隔热，内层用隔热棉、外部用石棉布包裹，既能有效隔热又能防止杂质污染十字轴轴承。

图2为改造前、后的十字轴颈油沟。改造前为光滑表面的轴颈十字轴，其缺点是当万向联轴运转时光滑表面轴颈不易形成完整的油膜，为此，在原有十字轴的轴颈上加工出螺旋形的沟槽来改善润滑效果。可定期对十字轴轴承进行注油润滑，同时注意保证注油孔的密封。

图1 万向联轴器轴承失效

图2 改造前、后的十字轴颈

2.2 万向联轴器伸缩处易锈的对策

造成万向联轴器伸缩位置易锈死的主要原因是伸缩处位置距离高温铸坯较近，对此本文提出将万向联轴器的活节法兰A和活节法兰B调换位置，使伸缩位置远离二冷室，防止高温蒸气腐蚀。图3为万向联轴器装配示意图，可将图3中的活节法兰A与活节法兰B限位卡环拆除，将活节法兰A与活节法兰B对调位置。将活节法兰A与活节法兰B位置对调并不会影响万向联轴器的额定扭矩。

图3 万向联轴器装配示意图

如图4所示，将活节法兰A与活节法兰B位置对调后，使万向联轴器的伸缩位置到扇形段活节法兰盘的距离变大（优化改进前为850mm，技改后为2 150 mm），进而使万向联轴器伸缩位置尽可能远离二冷室蒸汽的腐蚀。同时在伸缩处进行甘油润滑，罩好橡胶防护套（橡胶防护套如图5所示），这样就能极好地保护万向联轴器的伸缩，杜绝万向联轴器伸缩位置锈死。

图4 技改前、后的伸缩位置对比

2.3 万向联轴与短节连接优化改进

扇形段拉矫机通过万向联轴器与扇形段短节连接的4个牙口接触面传递扭矩，而接手螺栓主要起到连接法兰的作用。但由于牙口接触面摩擦产生了缝隙（如图6所示），需添加斜铁消除。为此在现有的十字花键连接形式的基础上，对万向联轴器活节法兰A和扇形段短节进行结构优化改进。将万向联轴器活节法兰A和扇形段短节的纯平面配合改为带一定角度（10°）的平面配合，并适当加长配合面的长度，使两个接触面配合后底部还存在一定的预留空间，如图7所示。当万向联轴器活节法兰A和扇形段短节连接处牙口在正常工况下产生磨损时，只需将接手螺栓紧固消除牙口处的缝隙即可，通过该结构优化改进彻底解决了由于接手螺栓松动造成的引锭杆下沉问题。

图5 橡胶防护套

图6 扇形段驱动侧法兰与联轴器法兰连接处

图7 改造后的实物图

3 优化改进效果分析

表1为近两年更换万向联轴器的数量。由表1可见，通过对扇形段拉矫机万向联轴器优化改进，更换扇形段时更换拉矫机万向联轴器的比例由2012年的54%降至2013年的15%，更换接手螺栓比例由2012年的57%降至18%，极大地降低了万向联轴器的修复费用和材料费用，同时降低了工人劳动强度，缩短了检修时间。

表1 近两年更换万向联轴器数量

4 结论

针对连铸机SWC型十字轴式万向联轴器常见故障，对其进行了一系列的优化改进，解决了SWC型十字轴式万向联轴伸缩处锈死和万向联轴器活节法兰与扇形段短节接手螺栓易松动的问题，同时解决了十字轴轴承失效引起的万向联轴器寿命缩短问题，从而提高了万向联轴器的在线使用时间，减少了备件材料费用，该优化改进可供其他连铸机借鉴。

［1］ 陈天宇.万向十字轴式联轴器选型分析［J］.天津冶金，2007（4）：44－45.