鼓形齿式卷筒联轴器故障分析与维护对策

Port Operation 2018. No. 1( Serial No. 238)

鼓形齿式卷筒联轴器故障分析与维护对策

王景洲

宝山钢铁股份有限公司

摘要：介绍了起重机鼓形齿式卷筒联轴器的结构原理和特点，以大型桥式抓斗卸船机现场应用为例，描述 了卷筒联轴器使用中的常见问题，分析制定联轴器故障的应对措施，并提出设备安装、使用和维护的建议。

关键词：鼓形齿；卷筒联轴器；维护

Failure Analysis and Maintenance Countermeasures of Drum Gear Coupling

W a n g J in g z h o u

Baoshan Iro n &Steel C o.,L td.

A b s t r a c t：The structure principle and characteristics of drum gear coupling of crane are introduced.Taking the field

application of a large bridge-type grab ship unloader as an example,the common problems in the use of drum gear coupling are described and through analysis on countermeasures of these failures,suggestions on the equipment installation,use and maintenance are proposed

K e y W ords：drum gear；coupling;maintenance

1引言

起重机卷筒联轴器作为起升机构的重要传动部 件，其运行的稳定性和可靠性在设备安全使用中起 到举足轻重的作用。卷筒联轴器按结构形式，一般 分为酿啮合式、球铰式、球面滚子以及鼓形齿等形 式。球面滚子和鼓形齿2种形式结构紧凑，传递扭矩 大，目前较为常用。球面滚子联轴器具有较大的补偿 量，但滚珠、滚道磨损以及对传动系统冲击较大的问 题造成后期维护量较大。比较而言，鼓形齿式联轴器 结构紧凑、运行稳定，在角向补充、抗冲击等方面的综 合性能较好，目前在大型起重机上广泛应用⑴。

2鼓形齿式卷筒联轴器结构原理与特点如图1所示，鼓形齿式卷筒联轴器主要由外齿 轴套、法兰内齿圈、承载环、内外端盖及密封圈、指针 等构成。

内皤盖

密封圈

外齿轴套

法兰内齿S 外端盖

S封H

图1鼓形齿式卷筒联轴器结构示意图

外齿轴套通过内圈与减速器输出轴过盈配合并 配有键连接，法兰内齿圈的法兰盘圆周方向均匀分 布螺栓孔，与分布在卷筒端面板上的螺孔对应，并通 过螺栓实现与卷筒的可靠固定，将减速器输出扭矩 和转速传递到卷筒。承载环安装在外齿轴套上，主 要承受来自卷筒的径向载荷;内外端盖、密封圈主要 起轴向固定、密封作用；指针既可用作安装定位，也 是运行过程中直观检查齿面磨损的工具。

3鼓形齿式卷筒联轴器常见故障分析与处理

鼓形齿式联轴器结构紧凑、安装要求较高，因此 早期故障多由于安装不当引起，如端盖螺栓断裂、法 兰螺栓断裂等。

3.1外端盖螺栓断裂分析与处理

以某原料码头卸船机抓斗提升卷筒联轴器为 例，在使用3个月内出现了外端盖螺栓断裂的问题，检查螺栓断口形貌，呈现明显的拉伸断裂特征。根 据联轴器结构原理及安装情况分析，外端盖正常运 行中不受联轴器传递载荷的影响，结合对定位指针 位置的检查结果，初步判断可能由于安装不当引起。进一步打开外端盖进行确认，发现承载环与外端盖 对应的端面有明显的接触挤压痕迹。根据以上情况 综合分析，可以确定联轴器承载环与外端盖间隙过 小，造成安装在法兰外齿圈上的外端盖在运行中受

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港口装卸2018年第1期（总第238期)

到来自承载环的轴向冲击载荷，外端盖安装螺栓在 此附加冲击载荷的作用下被拉伸断裂。

由于受到生产条件的限制，此问题可通过临时 处理恢复设备正常使用，即过调整垫片增加外端盖与承载环之间的轴向间隙，解除外端盖连接螺栓 在运行过程中的附加载荷，解决螺栓断裂问题。

此类问题的根本原因是联轴器两端部件即减速 器和卷筒之间的间隙小于许用安装间隙，因此，通过 调整卷筒和减速器之间的轴向距离，释放出承载环和 端盖之间必要的间隙，保证运行过程中不因轴向窜动 而造成非正常接触，才能彻底解决。调整对象一般选 定为卷筒，调整量可根据联轴器安装说明，并测量轴 向窜动距离确定，调整后对照其定位指针进行验证。

3.2卷筒连接螺栓断裂分析与处理

3.2.1原因分析

法兰内齿圈与卷筒连接螺栓的断裂，可由联轴 器结构特征入手进行分析，其原因比较复杂，总的来 说，可归纳为以下3个方面：

⑴联轴器内外齿圈冲击。该螺栓组将法兰内 齿圈与卷雛接固定，同时承受来自内外齿回转冲 击载荷，按其结构特征，主要承受剪切力。因此，当回转冲击载荷对螺栓的剪切力超出螺栓承受极限 时，螺栓将会发生松动、断裂。这种情况可能由驱动 机构非正常工作状态造成，如频繁过载等。如果联 轴器使用时间较长，则要检查齿面磨损量是否已超 出使用极限。

⑵螺栓因素。该螺栓组由均匀分布在法兰盘 圆周方向多只螺栓组成，因此，如果螺栓拧紧力矩不 足、拧紧力不均匀或拧紧方方法不当，可能造成部分 螺栓达不到设计使用要求而发生断裂。

⑶联轴器位置偏差。由于初次安装或维护过 程中更换调整联轴器、减速器、卷筒等相关部件时未 能达到联轴器安装要求，造成实际轴向偏差、径向偏 差超出许用偏差（即对中不当），运行中的附加载荷 导致螺栓剪切断裂。实际使用中，联轴器位置偏差 是造成法兰螺栓断裂的常见原因。

3.2.2解决方案

由于卷筒联轴器法兰螺栓断裂的原因比较复 杂，以某原料码头卸船机提升卷筒联轴器为例，介绍 该问题的解决方法和步骤。

该卸船机投用6个月内，4个提升卷筒相继出 现了不同程度的联轴器法兰螺栓松动乃至断裂的情 况，其解决方法和步骤如下：

⑴根据对联轴器指针的检查结果和使用状况 判断，排除内外齿圈冲击的因素，原因可能为螺栓拧紧不当或联轴獅中不当。

⑵使用了激光对中仪检查联轴器对中，结果 显示卷筒与减速器输出轴之间存在不同程度的不对 中情况，卷筒联轴器实际轴线角偏差最高达到

0.243 5。，超出了设计许雕0.2°。

⑶根据各自卷筒对中检测结果，通过对卷筒 轴承座安装底座的调整，改善卷筒与减速箱输出轴 的对中状况，从而使卷筒联轴器获得最佳工作状态，解决了法兰连接螺栓断裂的问题;在调整对中的同 时，对卷筒的轴向位置进行了优化，从根本上解决了 外端盖螺栓断裂的问题。

在实际应用和维护过程中，由于受到生产作业 工况限制，法兰螺栓断裂问题的解决往往需要一定 的周期。为了兼顾生产作业和设备稳定，在实际操 作中可结合螺栓松动的情况，先实施螺栓复紧，并跟 踪观察其变化情况，再实施对中检测和调整。

4维护对策

卷筒联轴器的使用状态关系到起重机的安全、稳定运行，因此必须高度重视并按标准实施，精心检 查和维护。在以下4个方面做好卷筒联轴器的安装 和维护，可以在很大程度上保障其运行的稳定性：

⑴对中保障。对中状况直接影响到鼓形齿式 联轴器的正常使用状态和寿命，因此必须按照联轴 器供应商提供的安装要求，督促起重机制造单位严 格控制安装偏差。

⑵连接螺栓。连接螺栓的松动、断裂往往会 反映出联轴器乃至传动系统的异常，因此使用恰当 方法将螺栓均匀拧紧到标准扭矩，并定期检查螺栓 紧固状况，有利于控制卷筒联轴器的使用状态。

⑶指针检查。联轴器指针为直观检查轴线方 向和圆周方向相对位置提供了便利，可建立指针偏 移量台帐并实施劣化倾向管理，通过指针位置的变 化跟踪联轴器传动齿的磨损状况。

⑷更换油脂。定期更换联轴器润滑脂，是确 保其使用寿命的重要手段，也可以通过溢出油脂的 检查辅助判传动鋪磨损状况。

参考文献

[1]辛丽萍，李响.起重机卷筒联轴器的应用[J].机械管

理开发,2008, 23(4) : 89-90.

王景洲：201900,上海市宝山区富锦路885号

收稿日期：2017-11-17

DOI： 10.3963/j.issn.1000-8969.2018.01.015

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