1 概 況
濟(jì)南鋼鐵股份有限公司中板廠（簡稱濟(jì)鋼中板廠）2500四輥可逆式軋機(jī)建于1989年，設(shè)計(jì)最大軋制力為29400kn，所配兩臺直流電機(jī)功率為 2500kw，設(shè)計(jì)配用主傳動萬向接軸承載能力1990kn.m。采用swz型整體軸承座十字軸式萬向聯(lián)軸器，由于該接軸實(shí)際承載能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求及生產(chǎn)能力的提高，導(dǎo)致生產(chǎn)運(yùn)行中該接軸故障和事故頻繁。
2 聯(lián)軸器失效分析及改進(jìn)
原接軸采用swz型軸承座式十字軸式萬向聯(lián)軸器，四輥軋機(jī)工作輥?zhàn)钚≈睆綖?30mm，實(shí)際接軸軋輥側(cè)與電機(jī)側(cè)十字包回轉(zhuǎn)直徑均為710 mm。該萬向接軸承載能力只有1225kn.m，大大低于軋機(jī)設(shè)計(jì)配用主傳動萬向接軸承載能力。
2.1 主要失效形式
2.1.1 軸承座螺栓斷裂
軸承座螺栓斷裂是最常見的失效形式，軸承座把合螺栓規(guī)格小，抗剪抗拉能力小；另外接軸叉頭止口接觸面積小，止口容易損傷產(chǎn)生間隙并不斷擴(kuò)大。軸承座止口存在間隙是造成接軸螺栓受沖擊拉力的重要原因，也是造成螺栓斷裂的主要原因。
2.1.2 十字軸斷裂
原設(shè)計(jì)軋輥側(cè)十字包中螺栓與十字軸未能充分利用十字包內(nèi)空間，十字軸直徑僅為177.1mm，軸承座高強(qiáng)度螺栓為m68，部件承載能力不夠。
2.1.3 軸承座、叉頭根部裂紋
由于叉頭、軸承座尺寸較大，形狀復(fù)雜，表面加工及熱處理質(zhì)量很難控制。軸承座、叉頭根部圓角處機(jī)加工表面粗糙度與圖紙拋光要求相差甚遠(yuǎn)，加工表面存在微觀裂紋，熱處理過程中根部過渡圓角處殘余應(yīng)力較高，極易形成裂紋。
2.2 改進(jìn)措施
2.2.1 增大軸承座螺栓規(guī)格，改進(jìn)止口尺寸
通過增大軸承座螺栓規(guī)格，軋輥側(cè)由m68增大到m72，后又增大到m76，電機(jī)側(cè)增大到m95，提高了螺栓抗剪抗拉能力。改進(jìn)止口尺寸，加高傳遞鍵，增加承載接觸面積，降低止口面損傷產(chǎn)生的間隙，改善降低螺栓受沖擊情況，提高螺栓壽命。
2.2.2 充分利用空間，加大十字包回轉(zhuǎn)直徑 軋機(jī)側(cè)十字包回轉(zhuǎn)直徑由710 mm增至724mm，電機(jī)側(cè)則根據(jù)承載能力加大到850mm，為十字包部件加大提供了可能，提高了承載能力。
2.3 改進(jìn)效果
采取以上措施后，萬向聯(lián)軸器從1996年底開始使用，近3年時(shí)間內(nèi)，傳動接軸共發(fā)生事故7起,，其中斷螺栓事故4起（因螺栓材質(zhì)問題而產(chǎn)生的事故 2起），花鍵套開裂1起，叉頭開裂1起，十字軸滾珠碎1起。而改造前的1996年，僅斷螺栓事故一項(xiàng)就20多起，因而接軸的改造為濟(jì)鋼中板廠生產(chǎn)水平的逐年提高提供了保證。
3 新型聯(lián)軸器的應(yīng)用
3.1 新型swz軸承座式聯(lián)軸器的應(yīng)用
由于軋輥側(cè)受回轉(zhuǎn)半徑的限制，原來的swz型聯(lián)軸器己無法進(jìn)一步提高承載能力，新型swz聯(lián)軸器將原來2個(gè)m76軸承座螺栓改為6個(gè)m39螺栓。
其主要特點(diǎn)如下：
（1）將軸承座聯(lián)結(jié)用螺栓改為多數(shù)量、小規(guī)格形式，改善螺栓受力狀況；原設(shè)計(jì)軸承座每邊只有一個(gè)螺栓，使軸承座與叉頭接合部位預(yù)緊力不均，尤其是接軸徑向不能承受力矩；
（2）十字軸接合部取消階梯軸，改為大圓弧過渡設(shè)計(jì)，減少了應(yīng)力集中，充分利用了十字包內(nèi)部空間，十字軸直徑為200mm，增大了承載能力；
（3）軸承座的鍵槽采用合理的寬深比，提高傳動扭矩，減少軸承座鍵槽開裂現(xiàn)象；
（4）接軸叉頭十字瓣為整體式，提高十字包的整體強(qiáng)度。
改進(jìn)后的萬向聯(lián)軸器承載能力為2500kn.m，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。于2001年9月投入使用，效果良好，使用壽命達(dá)到1年以上。
3.2 新型 swc整體式聯(lián)軸器的應(yīng)用
為解決電機(jī)側(cè)萬向聯(lián)軸器在長期使用中出現(xiàn)的軸承座、花鍵套、法蘭根部裂紋及螺栓、十字軸斷裂問題，于2002年4月投用了新型swc整體式十字萬向聯(lián)軸器（無螺栓結(jié)構(gòu)）。
該聯(lián)軸器具有以下特點(diǎn)：
（1）采用整體式叉頭結(jié)構(gòu)，大圓弧過渡設(shè)計(jì)，減少應(yīng)力集中，消除了swz型根部裂紋及螺栓斷裂問題；
（2）由于不存在聯(lián)接螺栓，因而有可能加大十字包（十字軸和軸承組件）尺寸，在回轉(zhuǎn)直徑φ850mm情況下，十字軸直徑可做到φ256mm，十字包承載能力可達(dá)到2600 kn.m，符合設(shè)計(jì)要求；
（3）十字軸定位采用卡環(huán)結(jié)構(gòu)，兩側(cè)間隙控制在10μm之內(nèi)，定位牢固可靠；
（4）采用模塊化設(shè)計(jì)，模塊間采用端齒法蘭聯(lián)接，更換方便。
電機(jī)側(cè)采用新型swc整體叉頭十字軸式萬向聯(lián)軸器后，整體壽命由原來的半年提高到1年以上，為軋機(jī)的正常生產(chǎn)提供了保障。
