陳 猛 李 君
(1.上海局集團(tuán)公司合肥機(jī)務(wù)段 安徽 合肥 230012;2.哈爾濱局集團(tuán)公司牡丹江機(jī)務(wù)段 黑龍江 牡丹江 157000)
聯(lián)軸節(jié)是柴油機(jī)輸出軸與主發(fā)電機(jī)輸入軸之間的連接裝置。它一方面起到傳遞扭矩的作用,另一方面緩和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)的沖擊,以及補(bǔ)償曲軸與牽引發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間不同軸誤差[1]。
機(jī)車柴油機(jī)的聯(lián)軸節(jié)有彈性聯(lián)軸節(jié)、大圓薄板聯(lián)軸節(jié)和半剛性聯(lián)軸節(jié)3種。半剛性聯(lián)軸節(jié)由主動(dòng)盤、從動(dòng)盤、鋼片、內(nèi)外導(dǎo)向環(huán)等組成(見(jiàn)圖1)。
圖1 半剛性聯(lián)軸節(jié)
DF7、DF5型等內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)的半剛性聯(lián)軸節(jié)主、從動(dòng)盤的聯(lián)接螺栓,經(jīng)常發(fā)生緊固螺母松脫的故障。此問(wèn)題的處理,不僅工作量大,浪費(fèi)了人力,還增加了檢修成本。因此須分析此故障發(fā)生的原因并處理,采取有效的措施預(yù)防故障的再次發(fā)生勢(shì)在必行。
半剛性聯(lián)軸節(jié)由80片0.5 mm厚鍍鋅鋼片安裝在主動(dòng)盤與從動(dòng)盤之間,用10條合金鋼制成的螺栓連接在一起(鋼片用5條螺栓緊固在主動(dòng)盤上,5條螺栓編號(hào)分別為1、3、5、7、9,主動(dòng)盤與從動(dòng)盤連接的5條螺栓編號(hào)分別為2、4、6、8、10)。主動(dòng)盤與曲軸輸出端法蘭連接,從動(dòng)盤與主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端連接軸用12顆M30×2×170 mm螺栓連接,螺栓緊固后,相鄰兩個(gè)螺栓應(yīng)加裝1.5 mm鐵絲防緩,防緩鐵絲的穿法應(yīng)為“8”字形。
半剛性聯(lián)軸節(jié)經(jīng)常發(fā)生的螺栓松脫故障,是指主、從動(dòng)盤聯(lián)結(jié)螺栓發(fā)生松脫。對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行綜合分析,主要有以下幾個(gè)方面原因:
(1)螺栓緊固方法不對(duì)。在連接緊固主、從動(dòng)盤連接螺栓時(shí),沒(méi)有按照對(duì)角緊固的原則,而是順沿逐個(gè)緊固,造成主、從動(dòng)盤密貼間隙不均勻。此原因占故障總數(shù)的8%。
(2)螺栓緊固力矩達(dá)不到工藝要求。主、從動(dòng)盤連接螺栓的緊固力矩為980 N·m,實(shí)際在組裝過(guò)程中,因沒(méi)有扭力扳手,而是使用專用扳手配合加力管緊固。當(dāng)選擇加力管較短時(shí),緊固力矩達(dá)不到工藝要求,以致半剛性聯(lián)軸節(jié)在旋轉(zhuǎn)時(shí),連接螺栓發(fā)生松脫現(xiàn)象。此原因占故障總數(shù)的2%。
(3)內(nèi)、 外導(dǎo)向環(huán)的配合間隙過(guò)大。 內(nèi)導(dǎo)向環(huán)裝在柴油機(jī)曲軸自由端的端軸上, 外導(dǎo)向環(huán)裝在主發(fā)電機(jī)軸的接軸上, 當(dāng)主發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)組裝時(shí), 外導(dǎo)向環(huán)套裝在內(nèi)導(dǎo)向環(huán)上。 內(nèi)、 外導(dǎo)向環(huán)的良好配合, 是曲軸與牽引發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間保持較高同軸度的重要保證。 機(jī)車長(zhǎng)期運(yùn)用后, 因啟停機(jī)次數(shù)多、 升降速頻繁, 并且內(nèi)、 外導(dǎo)向環(huán)均為鋼質(zhì), 致使其磨損加劇, 配合間隙越來(lái)越大。 柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下, 曲軸與主發(fā)電機(jī)的離心力也就越來(lái)越大, 并且離心力全部作用于主、 從動(dòng)盤連接螺栓和螺母上, 最終導(dǎo)致緊固螺母松動(dòng)、外竄,切斷防松開(kāi)口銷,造成螺栓松動(dòng)、 脫落, 有的甚至?xí)穆菟ǘ瞬柯菁y的退刀槽處斷裂。 螺栓松脫后會(huì)沿著軸向向外退出, 掉在連接箱下方,此原因占故障總數(shù)的90%。 所以內(nèi)、 外導(dǎo)向環(huán)的配合間隙過(guò)大是造成螺栓發(fā)生松脫的主要原因。
(1)用正確方法緊固螺栓
應(yīng)按照對(duì)角緊固的原則,按2→6→10→4→8的順序,緊固主、從動(dòng)盤連接螺栓。
(2)按工藝要求力矩緊固
主、從動(dòng)盤連接螺栓的緊固,要保證緊固力矩為980 N·m。如果條件不具備,沒(méi)有扭力扳手,在使用專用扳手配合加力管緊固時(shí)。應(yīng)選擇較長(zhǎng)的加力管(1.5~2 m),緊固后測(cè)量主、從動(dòng)盤兩外端面寬度應(yīng)為132 mm。
(3)更換內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)
當(dāng)內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)因磨損導(dǎo)致配合間隙過(guò)大時(shí),必須進(jìn)行更換。外導(dǎo)向環(huán)尺寸為165 mm×145 mm×38 mm,內(nèi)導(dǎo)向環(huán)尺寸為145 mm×127 mm×38 mm。更換內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)時(shí),要注意測(cè)量?jī)?nèi)導(dǎo)向環(huán)外徑和外導(dǎo)向環(huán)內(nèi)徑,兩者之間的配合間隙須符合要求。
半剛性聯(lián)軸節(jié)發(fā)生螺栓松脫故障后,須將柴油機(jī)吊下機(jī)車,把柴油機(jī)與主發(fā)電機(jī)拆分,更換內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)。拆內(nèi)導(dǎo)向環(huán)時(shí),用氣割火焰加熱套裝在曲軸上的內(nèi)導(dǎo)向環(huán),然后用撬棍撬出。拆外導(dǎo)向環(huán)時(shí),用氣割火焰加熱從動(dòng)盤外導(dǎo)向環(huán)安裝座,然后用撬棍撬出外導(dǎo)向環(huán)。拆卸內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)時(shí),防止配件落地和人員燙傷。裝內(nèi)導(dǎo)向環(huán)時(shí),將內(nèi)導(dǎo)向環(huán)在油浴爐內(nèi)加熱至80 ℃,套裝于曲軸輸出端端部(見(jiàn)圖2)。裝外導(dǎo)向環(huán)時(shí),將外導(dǎo)向環(huán)置于液氮中冷卻10 min取出,裝入從動(dòng)盤外導(dǎo)向環(huán)安裝座(見(jiàn)圖3)。裝內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán)時(shí),應(yīng)戴石棉手套,防止?fàn)C傷和凍傷。新裝內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán),其配合間隙控制在0.25~0.32 mm范圍內(nèi)。
圖2 內(nèi)導(dǎo)向環(huán)與曲軸端軸組裝示意圖 圖3 外導(dǎo)向環(huán)與主發(fā)電機(jī)連接軸組裝示意圖
(1)半剛性聯(lián)軸節(jié)主、從動(dòng)盤須配對(duì)使用,不許混裝。
(2)主、從動(dòng)盤及連接螺栓不許有裂紋,鋼片組不許有翹曲、變形,更換主動(dòng)盤時(shí),其緊固螺栓孔必須和曲軸法蘭孔配鉸。
(3)螺栓和鋼片配合不能松動(dòng),螺栓與孔配合間隙為0~0.015 mm。
(4)主、從動(dòng)盤連接時(shí),緊固力矩為980 N·m。應(yīng)對(duì)號(hào)裝入螺栓,并且螺母、墊片和螺栓都須按記號(hào)組裝。
(5)機(jī)車中修時(shí),更換內(nèi)、外導(dǎo)向環(huán),并保證配合間隙良好,應(yīng)為0.25~0.32 mm[2]。
柴油機(jī)半剛性聯(lián)軸節(jié)主、從動(dòng)盤連接螺栓松脫故障原因分析準(zhǔn)確,故障處理方法得當(dāng),預(yù)防措施制定完善,自2018年以來(lái),對(duì)檢修后的半剛性聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢查,沒(méi)有發(fā)生一起主、從動(dòng)盤連接螺栓松脫現(xiàn)象,基本消除了螺栓松脫這一慣性故障。同時(shí)節(jié)約了成本支出,降低了現(xiàn)場(chǎng)職工的工作量。