起重机卷筒联轴器的技术改造

周继红

（太原重工股份有限公司技术中心， 山西 太原 030024）

起重机的起升机构中减速器与卷筒的连接通常使用卷筒联轴器，其可将减速器的扭矩传递给卷筒，同时，还可承受卷筒上的径向载荷。作为起升机构的关键部件，卷筒联轴器如果失效最严重时可导致起吊重物坠落，造成重大安全事故。所以，在起重机维护中卷筒联轴器应作为重点关注部件，一旦发现有损坏必须及时更换。

1 起重机工况简介

某钢厂二期、三期项目的起重机大多为20世纪90年代初期制造，使用至今已将近20年，当时起重机起升机构采用的卷筒联轴器（见图1）是国内第二代卷筒用球面滚子联轴器产品。在2010年9月的例行拆检作业中，炼钢区域的起重机先后发现卷筒联轴器外圈严重磨损、球面键断裂以及多个球面滚子联轴器挡圈失效的隐患，为确保起重机起升机构的安全可靠，钢厂决定对在用的球面滚子卷筒联轴器进行升级改造。

此种卷筒联轴器由滚柱、半联轴器、外套、双唇密封圈、两侧端盖及防脱挡圈等组成，并设有定位磨损指示块、润滑油孔、润滑溢流孔等，外套和半联轴器上有均布的凹槽，这些凹槽配对形成槽孔，滚柱装在槽孔中，滚柱的鼓形曲面同时与半联轴器和外套的凹槽面相接触，与之分别形成传动副，以实现扭矩和径向力的传递。

2 问题原因

经过现场的测量发现事故隐患的主要原因是：

1）卷筒联轴器结构型式不合理，滚柱定位内外卡套的连接片强度不足；

图1 卷筒联轴器

2）卷筒轴承座无防止轴向窜动的挡板；

3）卷筒联轴器长时间在水平偏角偏大的工况下重载高负荷使用，造成卷筒联轴器中鼓型滚珠产生轴向力，致使挡滚子的挡圈变形失效，导致卷筒联轴器联接失效。

从现场调查得出结论：此类型联接方式的起重机在生产过程都可能存在安全隐患。

3 优选方案

经过研究讨论，确定选用美国艾默生JAURE滚子式联轴器作为本次整改的替代产品。艾默生JAURE滚子式联轴器的结构型式具有以下优点：

1）最新设计的加强型滚子式联轴器，是由圆周方向上带内齿的齿圈，以及圆周方向上带外齿的轴套，和一组表面硬化钢制成的滚子组成，其中滚子插入内齿圈、外齿轴套的齿隙，来作为动力传输原件。

2）由特殊密封保护的密闭联轴器油腔，可防止杂质的侵入，并保证了所需的连续润滑。分别在外齿轴套齿两侧上安装的两道整体式滚子定位环，有效地限制了滚子的轴向位移。

3）表面设计成曲面的滚子，以及内齿圈、外齿套的内部间隙，允许了内齿圈和外齿套间的相对运动，可以补偿+1.5°的角度偏差，以及一定的轴向位移。

4 加强型滚子式联轴器特点

1）工作稳定可靠，能承受很大的径向载荷和传递较大的转矩，安全系数大；

2）加强型滚子挡圈设计，及非剖分式挡圈加工安装，保证了即使出现大的轴向力，也不会发生滚子挡圈失效而出现的安全隐患；

3）选用合金钢等高强度材质，并进行合理的热处理，提高了齿根弯曲强度和抗磨损性能，可以有效地延长寿命；

4）与其它类型卷筒联轴器相比较，加强型滚子联轴器扭矩传递能力，径向、轴向载荷承受能力提高50%；

5）具有联轴器内部磨损指示功能，无需拆解联轴器，即可实时显示联轴器滚子和齿面磨损，以及轴向间隙状态；

6）该滚子式卷筒联轴器在国内外炼钢厂（如安塞乐米塔尔、蒂森克虏伯、宝钢、武钢、首钢、马钢等）铸造起重机上得到广泛应用，并且使用状况良好。

5 改造及维护方案

1）对现场更换的卷筒联轴器无需改变减速器输出轴和卷筒的连接尺寸，卷筒联轴器拆下后由技术人员配合测绘，将测绘好的接口尺寸提交给卷筒联轴器制造厂家（艾默生），厂家按测绘安装尺寸制作卷筒联轴器，并且由厂家负责卷筒联轴器的选型、设计工作。

2）由于卷筒轴承座与端盖之间可能存在间隙，更换鼓形齿卷筒联轴器不允许有间隙，并使其在可控范围内，考虑到设备使用时间过长，拆除卷筒和减速器后，现场很难回装到原精度，需制作一批调整垫，用于减速器和卷筒座的调整并制作部分零件对卷筒座进行加固改进。

3）联轴器在安装前，应先检查配合表面，不得有毛刺、油污等。对涂有防锈油脂的配合表面，应先清洗掉防锈油脂。

4）联轴器若采用整体热装，考虑到密封圈的耐热性能，要求加热时间不超过4h，温度不大于130℃。

5）检测减速器端面与卷筒端面之间距离，所测得任意两个值得差值不应大于标准值的规定。

6）联轴器与卷筒和联轴器内外盖的联接采用8.8级的螺栓，其预紧力矩满足标准要求。

7）联轴器安装完毕后，应打入润滑油脂，直至排气孔溢出油脂为止。高温环境作业应选用锂基油脂。

8）联轴器的磨损量指针与磨损量指示螺钉之间的相对位置、联接螺钉和润滑状况等，至少每3个月检查一次。若指针与磨损量指示螺钉接触，则需要更换联轴器。联轴器至少每年加一次润滑油脂。

6 验收标准

1）设计施工图及技术文件要求；

2）进行负载动作试验，根据起重要求，逐步增加负载，进行校车，校检修复后的起重机满足工作要求，符合起重机设计要求和安全使用要求，可以进行正常状态运行。

7 改造效果

提高卷筒联轴器使用寿命，使整个机构运行平稳、维护方便。满足现场生产需要，大大提高生产效率，减少安全隐患。