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    十字轴万向联轴器的改进设计

    发布日期:2017-04-06 发布者:鑫程联轴器

     十字轴万向联轴器是连接在动力机械与工作机械之间,用于传递转矩的一种机械传动装置,主要由十字轴、叉头、法兰盘、花键轴、花键套等组成,是一种十分常用的机械轴系传递转矩装置,其结构使不在同一轴线、轴线折角较大或轴向移动较大的两轴能够等角速连续回转,并可靠地运动和传递转矩,具有角度补偿能力较大、结构紧凑、承载能力大以及传递效率高等优点,广泛应用于钢铁冶金、矿山、汽车、船舶、石油、橡胶、造纸等重机行业。 十字轴万向联轴器作为轧机主传动中的关键部件,随着轧机轧制速度的加快、吨位增大和产量的不断增加,使得目前广泛使用的普通十字轴万向联轴器与轧制设备的工作载荷的矛盾日趋明显,工作中会产生强烈振动,不仅噪音大,且容易损坏、使用寿命较短,造成轧承钢轧机与减速机之间的十字轴万向联轴器故障频繁,严重影响产能的提升。 

      为克服上述缺陷,泊头鑫程有限公司对传统的十字轴万向联轴器进行了设计改进,自主开发出具有刚性好、运行平稳、使用寿命长,可满足大型轧机在高速、重载、工作环境差等地方使用要求,同时也可在传统轧机上使用,延长工作寿命的新型十字轴万向联轴器。文章就新型十字轴万向联轴器的所做改进做简要介绍,不足之处还请读者批评指正。 

      1 万向连轴器的改进设计 

      在轧机高速传动下,万向连轴器受轴向窜动、装配间隙、两端连接处的定心精度、高速回转时的弹性变形以及前期现场安装状况不良等因素都能造成的传动不平衡,轧机的速度越快,这种窜动越大,不平衡度也随之增大。目前广泛使用的普通万向联轴器(见图1)由于没有中间支承,导致了工作中会产生强烈振动,不仅噪音大,而且容易出现损坏快、使用寿命较短等问题。 

      为克服上述难题,贵阳力波机械传动有限公司对万向连轴器进行设计改进,开发出带支承的万向连轴器。如图2所示,在花键轴5插入花键套6中与之配合,在花键轴5的左端以及花键套6的右端各焊接有一个呈C字形的叉头;叉头法兰盘通过十字轴3铰接固定在花键轴5左端的叉头2上,另外一个叉头法兰盘1通过另外一个十字轴3铰接固定在花键套6右端的另外一个叉头2上;在花键轴5上固定有轴承7。为了便于安装在轧机上,在轴承7的外圈固定有两根支承轴。与现有的万向连轴器相比,本方案通过在原来结构的基础上增加了起支承作用的轴承,以平衡由高转速产生的偏心惯性力,不仅能够增加联轴器的刚性,而且也提高了转动的平稳性,从而降低了因振动而产生的噪音、延长了使用寿命。 

      2 十字轴改进设计 

      十字轴是万向联轴器的关键部件,为了降低十字轴与连接叉头之间的磨损,通常在十字轴的轴颈上安装滚针轴承(该轴承由外套、内置于外套中的滚针构成),十字轴在滚针轴承作有限摆动,但是在高速重载运行情况下,由于滚针直径小,与轴颈或外套内壁接触面小(线接触);因此滚针所承受的负载较大,容易磨损、使用寿命短。另外,这种滚针式的十字轴不仅结构复杂、装配比较麻烦,而且由于滚针需要占据一定的空间,因此在保持万向节体积不增加的前提下,只能缩小十字轴的轴颈直径,从而造成十字轴的强度较低,最终导致十字轴承载能力下降。不仅如此,由于传统的滚针式十字轴为滚动摩擦,还存在振动和噪音大等缺陷。 

      为克服上述难题,泊头鑫程机械有限公司对十字轴进行设计改进,开发出无滚针重载十字轴。如图3所示,十字轴四个呈杯状结构的轴套通过间隙配合的方式分别套在十字轴本体的各个轴颈上,轴颈的根部固定有将轴套5端口封闭的油封,各轴颈的圆柱面上分布有呈螺旋状的导油槽,各轴颈的端面开设有与导油槽2连通的沟槽,各轴套的内端面开设有与沟槽连通的储油腔,各轴套的外端面固定有与储油腔连通的注油嘴,十字轴本体内部设有将各沟槽相互连通的十字形油道。与现有的十字轴相比,本方案的十字轴无需安装滚针,而是在十字轴的轴颈上开设呈螺旋状的油槽和储油腔,使之能够在轴颈与轴套之间形成了类似于滑动轴承的油膜,润滑更加充分,十字形油道连通各沟槽,确保即便部分注油嘴堵塞也能保证各个轴颈得到良好的润滑,而且各方向均可加注润滑油,十分方便,不仅改善了轴颈与轴套之间的润滑条件、减轻了两者之间的摩擦、降低了噪音、延长了使用寿命,同时具有结构简单、装配方便、承载能力强等优点。