桥式起重机卷筒联轴器的应用

王利军

（湘潭钢铁集团有限公司，湖南 湘潭 411100）

某炼钢厂的生产工艺流程为：铁水通过转炉冶炼成为钢水，钢水通过连铸成为方坯，重型桥式起重机是主要的吊运工具。

在该厂140T跨吊运铁水罐区域采用了2台140/40T桥式起重机，该起重机是由上海某起重运输机械厂设计、制造，1994年投入使用，主起升装置采用了鼓形滚柱卷筒联轴器连接。150T跨吊运钢水罐区域采用了4台150/40/5T桥式起重机，该起重机是由太原某重型机械厂设计、制造，1994年投入使用，主起升装置采用了鼓形滚柱卷筒联轴器连接。此连接方式在使用中曾发生2次因卷筒联轴器失效而导致的设备事故，其中1999年5月、2013年10月出现钢水罐落地的重大事故，严重威胁到安全生产，同时也给设备带来了重大损失。为此，极有必要对鼓形滚柱卷筒联轴器进行改型升级，从而提高设备的安全系数。

1 鼓形滚柱卷筒联轴器的特点及不足

（1）80年代的吊车起升减速机与卷筒之间是通过开式齿连接传动扭矩，到了90年代，重型桥式起重机在国内是采用鼓形滚柱卷筒联轴器来连接卷筒和减速机的输出轴，鼓形联轴器传动具有其他传动形式无法比拟的特点。

①具有自动调心能力，对安装的精度（指卷筒与减速机输出轴的同心度）要求较高，便于安装。

②传递扭矩大，并可同时承受较大的径向载荷。

③结构紧凑，易于在狭小的主小车上分布各传动件。

④在启动或制动吊车起升系统时，对系统传动具有良好的减震效果，可以大大提高各传动部件的使用寿命；由于卷筒联轴器传动具有上述特点，现国内的大型起重机已广泛采用，并规定所有起吊液态金属的桥式起重机在设计时必须使用卷筒联轴器。

（2）存在的不足。

①因卷筒联轴器失效导致重钢水罐落地的事故中，对卷筒联轴器解件分析（如图1所示），卷筒联轴器的内外套的滚槽表面磨损严重，通过观察发现，所有失效的卷筒联轴器的轴向定位挡板均已严重变形，甚至脱落，使球面滚柱处于自由状态。

②这种卷筒联轴器是厂家（太原重型机械厂设计）生产的第1代产品（如图2所示），卷筒固定端有专用于定位的挡板与3个与之相配的M16mm的螺栓，只限制了卷筒联轴器内圈部分的轴向串动，但外套允许有10mm的轴向移动间隙，当卷筒的安装精度（减速机轴线与卷筒轴线的偏差不能超过1.5°）达不到技术要求或圈筒联轴器磨损超标时，会导致卷筒轴向受力，卷筒联轴器内、外套间就会有相对移动，当移动距离大于±5mm时，卷筒联轴器的滚柱挡板就会受到轴向力，最终将挡板联接螺栓剪断，导致卷筒联轴器失效。

图1 卷筒联轴器示意

图2 卷筒联轴器示意

图3 万向型球铰卷筒联轴器

③根据近些年对平种卷筒联轴器应用的观察和分析，发现该卷筒联轴器在轴线偏差的补偿和安全的可靠性方面还存在一定的问题。

2 万向型球铰联轴器的特点和优点

目前重型桥式起重机选用起升连接方式时，通常采用浙江乐清市某传动件厂的万向型球铰卷筒联轴器。其特点和优点如下：

（1）径向载荷的承受能力大，且扭矩传递大。（2）参许的轴线偏差角度大，最大角度可达6°。在设计卷筒装置时，解除了卷筒端部支承的轴向约束，那么对卷筒安装精度的要求势必降低很多。并且在小车架刚度较差的情况下，起升机构也能安全工作。（3）包容在球面之前的特殊键，使其更加安全可靠。（4）积木式的装配方式，使起升机构等易于装拆和维修。

（5）球铰卷筒联轴器的应用，如图3所示，它使传统结构的通轴支撑变为短轴支撑，取代了传统的内齿圈连接盘和减速机低速轴特殊的外齿轴端，省去了传统结构卷筒腔内的球面向心轴承及其它调整，组装性能更好，使起升机构的装拆更为方便，工作更理想。球铰卷筒联轴器适用于各种起重机、运输机、矿山机械和建筑机械等减速机与被旋转体之间的连接。

3 鼓形滚柱卷筒联轴器改为万向型球铰联轴器的安装要求

（1）球铰卷筒联轴器不能进行轴向位移的补偿，因而在安装卷筒时，应解除卷筒尾部支承的轴向固定约束，根据设备的使用工况，预留一定的轴向窜动量，安装后，应予以检查确认。

（2）减速机轴端必须设置轴端挡板和连接螺纹孔及连接螺栓，并采取可靠的放松方式，用以固定卷筒联轴器内套，卷筒联轴器安装后，必须予以检查确认。

（3）卷筒轴线与减速机轴线在满载的1.25倍时，轴线折角越小，卷筒联轴器的使用寿命越长。

（4）根据现场鼓形滚柱卷筒联轴器的安装尺寸，在选择万向轴球铰卷筒联轴器时，一定要注意卷筒联轴器的轴向尺寸，当球铰卷筒联轴器的外型尺寸需改变时，卷筒备件也相应要重新加工，确保起重机在重载情况下卷筒钢绳与定滑轮钢绳的夹角不能变大，防止使用过程中因钢绳夹角变大，从而加剧滑轮的轮缘磨损、降低备件的使用寿命。

（5）卷筒重新加工后，原卷筒轴承座的位置不能改变，防止改变小车架结构梁的受力方向而加剧了梁的下绕。

（6）联轴器法兰与卷筒法兰联接的螺栓强度级别均为8.8级，联接时的预紧力矩见表1。

表1

（7）使用时应经常检查以下事项。

①减速机出轴端部螺栓是否松动、断裂、脱落。

②联轴机法兰与卷筒法兰联接的螺栓（螺母）是否松动、断裂、脱落。

③联轴机上的所有连接螺栓是否松动、断裂、脱落。

④联轴机是否因缺油而发出摩擦声。

⑤联轴机是否有其它响声或不正常的现象。

因此宽厚板厂、5m宽厚板厂75T—240T的铸造起重机的卷筒联接方式均采用了万向球铰联轴器，它具有安全可靠便于检查维护的特点，目前使用效果良好。

4 总结

通过比较两种卷筒联轴器的结构特点和使用情况，均能够自动调整减速机输出轴与卷筒轴线的偏差。万向型球铰联轴器的结构简单，便于检查维护，安全可靠性强。