李晶華

泰爾重工股份有限公司 安徽 馬鞍山243000

1 十字軸式萬向聯(lián)軸器簡介

十字軸萬向聯(lián)軸器在傳動裝置當(dāng)中屬于一種通用件,其作用是把兩個不在同一傳動軸線上的軸系相互聯(lián)接起來,并實現(xiàn)扭矩與運動的正常傳遞。其承載性比較高、運行平穩(wěn)、壽命長、無明顯噪音,且可提供大量軸向補償。在我公司,用十字軸萬向聯(lián)軸器將輥壓機動、定輥電機聯(lián)接至減速機,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 十字軸萬向聯(lián)軸器的具體結(jié)構(gòu)

850粗軋開坯機的工作動力來自于兩臺上下安裝的5000k W 電機,用單獨的兩根SWZ十字軸式萬向聯(lián)軸器聯(lián)接在電機和軋輥之間,開坯機主要的開坯對象是斷面為320×480 mm的坯料。為提高其工作效率,開坯機采用80 mm 的單道次大壓下量以及往復(fù)軋制的開坯工藝,按該工藝操作時要求開坯機所用十字軸式萬向聯(lián)軸器必須具有非常強大的負(fù)載能力。

2 目前常見存在問題

2.1 花鍵軸托瓦問題 在花鍵軸中間位置上,有個支撐托瓦部位,對花鍵軸進行支撐,負(fù)責(zé)平衡花鍵軸的自重,通過損耗件膠木瓦接觸花鍵軸?；ㄦI軸在長時間的旋轉(zhuǎn)中,會不斷和膠木瓦相互摩擦,托瓦部位也會被磨損,軸頸由于磨損而便小后,與膠木瓦相互配合時,產(chǎn)生的間隙也在增大,會讓十字軸式萬向聯(lián)軸器在運行期間,出現(xiàn)徑向跳動,縮短十字軸式萬向聯(lián)軸器的使用壽命,讓軋機變得不穩(wěn)定。

2.2 花鍵軸端面法蘭問題 花鍵軸端面與十字包安裝支座上的法蘭連接處,均設(shè)有十字鍵槽,并配設(shè)十字鍵,前期維修時,拆解端面法蘭后發(fā)現(xiàn),其鍵槽存在嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象,十字鍵與鍵槽配合時,其接觸面居然不足1/2,經(jīng)對表面的探傷檢測發(fā)現(xiàn),存在較多細(xì)小裂紋,對二者的裝配公差產(chǎn)生嚴(yán)重影響,同時加速鍵槽磨損,導(dǎo)致花鍵軸與十字包支座法蘭的連接螺栓不斷出現(xiàn)松動、斷裂問題。

2.3 十字包問題 十字包上的五大類零部件都是易損件。十字包當(dāng)中的任一零件發(fā)生故障時,都會危害到其整體使用壽命,也會折損萬向聯(lián)軸器的壽命。十字包的問題有幾類:1)與十字軸有關(guān)的:竄動、徑面磨損、點蝕、斷裂、裂紋以及剝落等;2)與軸承座有關(guān)的:內(nèi)孔磨損、點蝕、裂紋、斷裂以及剝落;3)與滾動體有關(guān)的:磨損、點蝕、剝落、開裂以及破碎;4)與密封件有關(guān)的:密封不嚴(yán),漏油或軸承進水、進灰;5)與緊固件有關(guān):松動、疲勞,或者是斷裂。

2.4 叉頭扁套問題 叉頭扁套內(nèi)的易損件主要是定位銅套與耐磨襯板,日常維護當(dāng)中需要定期視磨損情況予以更換,因原定位銅套設(shè)計的固定安裝螺栓比較小,銅套與叉頭扁套之間存在較大的配合公差,使銅套中的固定螺栓多次斷裂,使用壽命僅1～2個月。耐磨襯板因受到較大的長期沖震,其固定螺栓會出現(xiàn)松動,使安裝襯板的沉槽嚴(yán)重磨損,失去定位效果,使襯板更加松動,進入惡性循環(huán),最終使十字軸式萬向聯(lián)軸器無法平穩(wěn)轉(zhuǎn)動,頻繁出現(xiàn)徑向跳動,使軋機無法穩(wěn)定工作,縮短十字軸式萬向聯(lián)軸器壽命。

3 改進對策

3.1 花鍵軸托瓦改進450 mm的花鍵軸托瓦被磨損至426.5 ～428 mm,計算可知,425mm 亦可達到扭矩要求,去除托瓦表面的疲勞層,將其加工成425 mm,以重制425 mm 內(nèi)徑膠木瓦的方式,確保膠木瓦能匹配花鍵軸托瓦尺寸,可保證十字軸式萬向聯(lián)軸器不會在使用期間因托瓦部位與膠木瓦的無法嚴(yán)密配合而出現(xiàn)徑向跳動。

3.2 花鍵軸端面法蘭改進 花鍵軸端面法蘭鍵槽出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕,槽鍵接觸面變小,槽面出現(xiàn)較多細(xì)紋。以機加工法將鍵槽表面裂紋與疲勞層去除,將槽寬增加3 mm。以34Cr Ni3 Mo材質(zhì)制作花鍵軸,其焊接性能不佳,無法以堆焊法實施修復(fù),需重制相應(yīng)的十字鍵,并調(diào)整二者的裝配公差,使其配合面至少達到90%的接觸面,確保配合公差與傳遞扭矩方面均可要求。

3.3 十字包 在十字軸式萬向聯(lián)軸器中,十字包最為薄弱,其零部件均易損,故十字包需定期整體更換,以確保其使用壽命。其中十字軸的原以單唇形式設(shè)計密封結(jié)構(gòu),密封不嚴(yán),易使?jié)櫥孤?在其內(nèi)部滾動件間產(chǎn)生干摩擦。把它換成雙唇旋轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu),并對推力軸承密封做改進,換成三道密封結(jié)構(gòu),能避免潤滑脂泄漏,并防止有水、灰進入其中,可延長其的使用壽命。

3.4 叉頭扁套 為解決叉頭扁套襯板沉槽的磨損現(xiàn)象,按槽磨損后尺寸,加大槽寬、槽深,并對襯板做加大、加厚處理,以確保襯板的定位裝配效果。加大叉頭扁套內(nèi)固定定位銅套的法蘭面,并把M12的螺栓換成M20,強化銅套與叉頭扁套的固定狀態(tài),并降低了定位銅套與叉頭扁套的配合公差,以對銅套實行冷裝配,留出足夠的過盈量。

4 改進后效果

以上述方案對十字軸式萬向聯(lián)軸器實施改進修復(fù)后,其使用壽命加大了一倍,雖單次維修也增加了費用,但與提高壽命進行綜合計算后,維修成本有所降低,且節(jié)省了故障檢修、更換的人力與時間。其余2根按同樣方法做了改進修復(fù)的十字軸式萬向聯(lián)軸器備件,投入使用至今已超過2年。其原1年的使用壽命由延長到2年,其定位套筒原2個月的使用壽命延長到6個月,易損件原12個月的使用壽命延長到18個月,節(jié)約超過100萬元的維修費。

5 結(jié)束語

在對十字軸式萬向聯(lián)軸器進行改進修復(fù)時,無論是花鍵副、花鍵軸端面鍵槽,還是襯板安裝槽尺寸均受限于傳遞扭矩,無法隨意增減,在改變其尺寸前必須對相關(guān)零部件展開強度分析,保證其強度要求能夠得以滿足,方可實施改進,一旦零部件強度有所降低,將會縮短十字軸式萬向聯(lián)軸器壽命。