起重机常用卷筒联轴器原理分析及检查维护

郑 君

(马钢股份公司一钢轧总厂 安徽马鞍山 243000)

起重机设备安全运行要求高，特别在卷扬机构上更有足够的设计安全裕量，其检查更换内容也有着国家规范标准。以大减速形式为例(如图1)， 从电机、高速端齿轮联轴器、制动轮、制动器、主卷减速机、低速同步联轴器、卷筒联轴器、卷筒、钢丝绳、定滑轮组、动滑轮组、板钩等，任何一设备或部位出现问题都会对卷扬机构造成影响，无法使用。

图1 铸造起重机卷扬整体示意图

但能造成重大安全事故的部位还是减速机低速输出轴以后的部位，换句话说，主卷减速机低速轴以前的传动链由于棘轮棘爪机构及低速同步联轴器的存在，即使一侧传动链电机、高速联轴器、高速齿轴发生故障，另一侧传动链也会拖动卷筒及板钩横梁正常工作，不会造成重大安全事故。

而减速机低速输出轴以后的部位(如卷筒联轴器、钢丝绳、板钩片等)出现问题，就直接使传动链断开、板钩横梁倾斜，钢罐倾翻、液态金属翻出，酿成不可估量的重大安全事故。

其中卷筒联轴器是联接减速机与卷筒的重要联接备件，因此结构多样性使其在日常维护管路上存在不少问题。本文就着重对起重机常用卷筒联轴器结构特点及运行特点进行分析，并制定出合适的检查维护标准。

1 卷筒联轴器类型及特点

卷筒联轴器功用是将减速机的输出力矩通过卷筒联轴器传递给卷筒，使卷筒旋转起升吊物。现起重机通常采用的卷筒联轴器分为三种：

齿轮联接盘：齿轮联接盘安装在卷筒上，与减速机输出齿轴啮合。该联接结构简单，技术比较成熟，一般适用于小于80 t的小型起重机；但齿面磨损检查比较困难，易发生齿面磨损失效的安全事故；

滚珠卷筒联轴器：该联接结构复杂，安全稳定，检查方便，磨损量易判断。同轴偏斜角度小于1.5 °，安装要求较高；

球铰式卷筒联轴器：该由于采用球铰方式，没有滚珠磨损，其使用周期较长，其同轴偏斜角度达到3 °-5 °。但因其轴向定位约束不强，易出现轴向窜动。

2 齿轮联接盘

结构特点及工作原理：

齿轮联接盘的联接方式与高速端齿轮联轴器相似，都是内外齿啮合。其传递扭矩的齿形为直齿，不能向鼓形齿一样在轴向有一定的偏角。同时其位置在卷筒内侧，与减速机位置接近，平时无法检查确认齿面磨损情况。

1.齿轴；2.齿轮联接盘；4.卷筒；5.减速机；10.防尘盖

如图2所示，减速机输出齿轴1、齿轮联接盘2、防尘盖10。减速机5与卷筒4之间的距离很窄，齿轮联接盘的日常检查很难进行。更重要的是该部位无法进行油脂润滑，在高温粉尘环境下易加剧齿轮磨损，酿成事故。

检查维护方法：

在卷扬机构中，无论起升还是下降，都是齿的一侧啮合受力；而大车、小车运行齿轮啮合，是齿的两侧受力。所以，当齿面磨损时，大小车机构齿轮会产生间隙，冲击声响也较大，较容易发现；而卷扬机构齿面磨损量是无法确认与判断的，运行中也不会有间隙及声响传出，检查难度较大。

因此齿轮联接盘会在前期声响振动很小的情况下，齿根突然折断传动链失效，造成吊物坠落。现阶段最有效的办法是由点检人员定期将卷筒与减速机拆离，移动卷筒露出齿面进行检查，确认齿面磨损情况，但此检修工作量大，影响生产节奏。用户设计出一种可移动式轴承座，通过调节丝杆与铜滑块，可在线将卷筒定量移位，快速检查齿轮联接盘磨损情况。如图3。

12.轴承上座；13.轴承下座；15.石墨层；17.调节丝杆

3 球面滚珠卷筒联轴器

结构特点及工作原理：

球面滚珠卷筒联轴器是在鼓形齿卷筒联轴器基础上发展的，用球面滚珠取代鼓形齿，既可传递驱动功率，又用滚子的球面与内外套形成接触副构成的自动调位球面轴承传递径向载荷。最大允许偏角为1.5度。球面滚子卷筒不能承受轴向载荷，卷筒工作时产生的轴向附加力必须始终由卷筒轴承座承受，

因此，联轴器安装时必须保证定位准确，否则卷筒工作时产生的弹性水平位移会破坏联轴器的轴向定位，造成联接失效，甚至酿成严重事故。

检查维护方法：

球面滚珠卷筒联轴器中滚珠磨损量检查相对比较清晰明了，检查口诀：横刻度调轴窜量，露一齐二最标准，纵刻度查磨损量，两线对齐需更换；

从图4中可以看出:

图4 滚珠卷筒联轴器

横向刻度线有三条线，卷筒装配到位后，要保证露出第一条刻度线、对齐第二条刻度线，这样能保证滚珠轴向在联轴器的中间位置，使滚珠在受到轴向载荷时有一定的窜动量，此刻度线位置由检修装配进行调整保证。

纵向刻度线有三条线，要定期检查确认，当中间刻度线与下部刻度线对齐时，说明滚珠或内外套径向磨损量加大，需及时组织更换。

4 球铰式卷筒联轴器

结构特点及工作原理：

球铰式卷筒联轴器是一种新型的联轴器，工作原理是利用球绞来支撑径向力，用包容在球面之间的特殊键来传递扭矩。它最大特点是允许轴线偏斜角度大，一般可达3度，最大可达6度。大大降低了卷筒的安装精度，在小车刚性较差的情况下也能安全使用。

但球铰式卷筒联轴器同样不能补偿轴向位移，由于大小车启动、制动产生的冲击力会传递到减速机输出轴上，对卷筒联轴器轴向挡圈的紧固螺栓冲击很大。因此，在卷筒球铰式联轴器上设计加装了四个压板螺栓及在卷筒尾部加焊了挡板，增加轴向定位强度及事故预防挡块，如图5所示。

检查维护方法：

球绞式卷筒联轴器因没有齿面或滚珠磨损，不存在磨损超标报废。日常检查中只要确认好卷筒联轴器与卷筒联接螺栓、卷筒联轴器与减速机输出轴压板螺栓、卷筒联轴器轴向档圈紧固螺栓无松动缺失即可。球铰式卷筒联轴器虽然允许轴线偏斜角度大，但超出其最大值，还是会出现特殊键窜出顶轴向挡圈，使挡圈紧固螺栓松动脱落的情况。

5 结语

从卷筒联轴器的结构原理分析及检查特点来看，无论那种联轴器对装配精度都有较高的要求，在装配过程中，要保证减速机与卷筒间四个方向径向摆动量及一个轴向窜量，用户常采用可调整水位高度显示计检查径向高度偏差；用基准线铅锤法检查径向水平偏差；用刻度线法控制轴向窜量。

总之，卷筒联轴器作为重要安全部件，要首先控制好安装装配精度，再做好日常维护检查管理，才能真正控制好卷筒联轴器的可靠运行，杜绝重大安全事故的发生。