解決鑄造起重機主起升卷筒軸向竄動問題

賀駿

摘要：主要分析鑄造起重機主起升卷筒發(fā)生軸向竄動的原因，應用測量儀器進行檢查測量，消除鑄造起重機車架變形等安裝誤差，使卷筒聯(lián)軸器等關鍵部位的零部件處于良好的使用環(huán)境，確保鋼廠液態(tài)熔融金屬的吊運安全，對合理使用維護鑄造起重機起到借鑒作用。

關鍵詞：滾子球面卷筒聯(lián)軸器;卷筒;軸向竄動

前言

鑄造起重機是鋼廠生產(chǎn)中重要的物料搬運機械，承擔著鋼廠鐵水包、鋼水包的吊運工作，具有工作負荷大、作業(yè)時間長、經(jīng)常工作在高溫多塵的環(huán)境中，鑄造起重機工作級別一般選用A8級，近年來，隨著起重機節(jié)能和方便維修的理念在設計中的體現(xiàn)，短軸卷筒采用卷筒聯(lián)軸器連接方式逐步替代傳統(tǒng)的長軸卷筒與減速器齒輪連接方式，但卷筒聯(lián)軸器使用維護不當，將會造成連接失效，處置不及時將會引發(fā)安全事故。本文通過對某鋼廠450/80t鑄造起重機主起升卷筒軸向竄動的問題分析、測量、調(diào)整，解決了鑄造起重機關鍵部位的安全隱患。

現(xiàn)場使用情況

450/80t鑄造起重機采用四梁六軌結構，端梁采用柔性鉸接梁連接（圖1），主小車采用上部結構和下部結構通過四個球鉸連接，此結構具有自重輕有利于節(jié)省廠房的基建成本和起重機本身的造價，上、下部小車結構便于制造廠到現(xiàn)場的運輸環(huán)節(jié)，但相對于箱梁式端梁結構的鑄造起重機，其結構的剛度略差些。

上部小車布置有四臺340千瓦的繞線式電動機，驅(qū)動一臺行星減速器，再由行星減速器通過二根萬向軸分配轉(zhuǎn)矩至二臺二次減速器，再由二臺二次減速器通過卷筒聯(lián)軸器把轉(zhuǎn)矩傳輸給二個D2500×5227（mm）的卷筒，卷筒通過四根纏繞的鋼絲繩及滑輪組把轉(zhuǎn)矩傳遞給龍門架吊鉤。

現(xiàn)場在使用過程中，發(fā)現(xiàn)一臺450/80t鑄造起重機的一側卷筒在運行中有明顯的軸向竄動和磨損的跡象，經(jīng)對該卷筒聯(lián)軸器解體檢查該卷筒聯(lián)軸器有異常磨損的痕跡，軸竄還影響到該卷筒的緊急制動器閘片的異常磨損。

結論：在線點檢時發(fā)現(xiàn)L型指針已凸出臺階2mm（正常時應與臺階重合），判斷該卷筒聯(lián)軸器有軸向竄動;L型指針已偏離中心位置，移動到下方磨損限位處判斷該卷筒聯(lián)軸器有異常磨損。在上升過程中，卷筒右移、在下降過程中卷筒左移移，解體后發(fā)現(xiàn)齒圈有較明顯的磨損痕跡、端蓋處有滾子端面撞擊的痕跡（軸向竄動的跡象）。根據(jù)現(xiàn)場技術人員判斷，該卷筒聯(lián)軸器已達到報廢的標準，必須更換新品。但更換新品后，軸竄現(xiàn)象依然存在，問題的癥結還未正真解決。

軸竄原因分析

卷筒聯(lián)軸器本體結構分析

450/80t鑄造起重機的卷筒聯(lián)軸器采用EMERSON公司型號TCB–HD4200SP球面滾子聯(lián)軸器（圖2），齒套通過二次減速器的輸出花鍵軸周向固定，并在輸出花鍵軸軸端通過三顆M20的螺栓安裝固定擋板，使齒套軸向定位。球面滾子安裝在外齒套與內(nèi)齒圈之間，二次減速器輸出的扭矩通過球面滾子傳遞到齒圈上，齒圈與卷筒聯(lián)軸器的方榫結構是一體的，使扭矩通過方榫結構傳遞到卷筒的幅板上，本體通過端蓋、螺栓與卷筒幅板連接。該卷筒聯(lián)軸器用滾子代替了鼓形齒的半聯(lián)軸器和帶外球面的承載環(huán)，既傳遞驅(qū)動功率，又用滾子的球面與齒套、齒圈形成接觸副構成的自動調(diào)位球面軸承傳遞徑向載荷[1]（圖2）。根據(jù)其結構特征，球面滾子和齒接的內(nèi)隙允許外齒套對內(nèi)齒圈的少許移動。

機構的結構分析

整個傳動機構類似橋架結構，軸承端為約束端，卷筒聯(lián)軸器為自由端，卷筒采用左右旋繩槽，兩根鋼絲繩在升降過程中產(chǎn)生的軸向力相互抵消，確保機構軸向力系的平衡，受載后形變將通過卷筒聯(lián)軸器和軸承的調(diào)位作用調(diào)節(jié)。軸承端可用環(huán)形墊片進行軸向定位，確保L型指針與卷筒聯(lián)軸器凸臺重合，安裝在軸承端的緊急制動器與安裝在卷筒幅板上的制動盤，閘片與制動盤左右間隙正常時只有1–2mm，一旦機構出現(xiàn)連接失效，將通過電氣連鎖觸發(fā)緊急制動器合閘，即刻抱住卷筒，防止鋼包下墜。所以為確保卷筒聯(lián)軸器長壽使用和緊急制動器正常工作，必須把軸竄控制在1mm之內(nèi)。

一般對中不良時，卷筒聯(lián)軸器在運行過程中呈現(xiàn)有規(guī)律的擺動，如徑向有高低差時，體現(xiàn)在卷筒聯(lián)軸器在運行過程中呈現(xiàn)上下的擺動，如軸向左右對中不良，體現(xiàn)在卷筒聯(lián)軸器在運行過程中呈現(xiàn)左右的擺動，綜合對中不良時，則在圓周面上周期性的上下、左右規(guī)律地擺動，無論升降的方向。

因此，這不是一般對中不良引起的異常，在檢修時必須配合一系列的測量，確保安裝幾何尺寸精準。

測量與分析

在找不到問題癥結的情況下，重新找正是解決問題的第一步，由為了確保測量精度，必須采取一些措施：

吊離卷筒到地面進行測量檢查，吊離卷筒形成的臨邊空擋處架設安全網(wǎng)，確保作業(yè)人員安全;

清理卷筒下方平臺的油污和灰塵，架設跳板，作業(yè)人員在跳板上行走，測量儀器架在平臺上，防止人員走動時產(chǎn)生振動對測量精度的影響;

同跨和鄰跨起重機停止作業(yè)，防止起重機作業(yè)時產(chǎn)生振動對測量精度的影響;

采用 NA2+GPM3 水準儀進行測量找正。

通過測量得到如下數(shù)據(jù)：二次減速器對卷筒軸承座上下不對中13mm，左右不對中5mm，測量軸向安裝位置：自由側幅板（包括幅板厚度）到固定側短軸軸端長度5227mm，實測卷筒長度5218mm，軸向相差9mm。

綜上所述，鑄造起重機長期重載作業(yè)和橋架結構因素，可能使結構有輕微的變形;安裝時為了方便定位，軸承座架的地板螺栓孔大于地腳螺絲直徑，前期軸竄時軸承座架受軸向力而后移。綜合不對中是造成卷筒軸向竄動、卷筒聯(lián)軸器異常報廢的主要原因。

實施調(diào)整

對原軸承座支架進行探傷，檢查是否受到損傷，再按照實測的數(shù)據(jù)調(diào)整軸承座軸向位置，前移9mm，找正5mm左右偏差，用墊片墊高軸承座架，找正上下13mm偏差。軸承座架定位后擰緊地腳螺栓，再用止擋塊固定好軸承座架。吊上已安裝好新品卷筒聯(lián)軸器的卷筒幅板，定位在二次減速器輸出軸端，對卷筒聯(lián)軸器注滿潤滑脂并封好擋油板，防止卷筒在旋轉(zhuǎn)過程中，卷筒聯(lián)軸器內(nèi)油脂甩出，造成潤滑不良的現(xiàn)象，吊上卷筒本體與卷筒幅板進行連接，軸承座進入座架后，用環(huán)形墊片微調(diào)卷筒的軸向位置，使卷筒聯(lián)軸器L型指針與卷筒聯(lián)軸器凸臺重合。先根據(jù)聯(lián)軸器外齒圈的位置確定卷筒的軸向位置。參照圖3，將指示器與外齒套的軸向凹槽對準。在安裝過程中，軸向位移不能超過表格1中允許的最大名義值的10%，隨后，進行卷筒的對中。

參照圖4，將標尺定位在的4個點上，且相鄰2點間隔90o，分別測量每個點標尺與卷筒間距離“X”。測得的“X”的最大值和最小值間距離必須小于表格1中允許的數(shù)值，即相鄰兩點偏差范圍控制在0.8mm內(nèi)，按照《卷筒滾子式聯(lián)軸器安裝維護手冊》要求[2]，按圖4檢查距離“X”。如果實際距離大于卷筒聯(lián)軸器允許安裝偏差對應距離的10%，支撐軸承的基座必須重新調(diào)整。實際測得數(shù)據(jù)見表2，符合表1的安裝精度要求。

結果

連接好所有緊固件和緊急制動器，空載試車無軸向竄動等異常，接入鋼絲繩和龍門架吊鉤，吊重包試車均無出現(xiàn)軸向竄動等異常。

結論

導致鑄造起重機主起升卷筒出現(xiàn)軸向竄動的原因有很多，需要采用測量儀器進行檢查測量，并根據(jù)檢查測量結果采取對應的方案，以有效的解決問題。

綜合不對中，特別是軸向偏差9mm是這次軸向竄動故障的主要原因，在發(fā)生類似故障特別是鑄造起重機關鍵部位，檢查確認要到位。

為確保軸系相對位置不因橋架形變或檢修作業(yè)而變化，軸承座架加裝止擋塊，是簡單有效的措施。

產(chǎn)品樣本允許的位移是安裝時L型指針允許的超出基準值，不能作為竄動的數(shù)值，現(xiàn)場實踐證明，如此大的竄動量勢必加劇滾子與齒圈軸向摩擦，造成卷筒聯(lián)軸器失效，也不能適應緊急制動器的正常工作。

參考文獻

辛利萍，李響.起重機卷筒聯(lián)軸器的應用[J].機械管理開發(fā)，2008.

Jaure Emerson.卷筒滾子式聯(lián)軸器安裝維護手冊[S].