鼓形齿式联轴器在浮吊上的应用研究

黎楠，崔贞鹏（. 湖北水利水电职业技术学院，湖北武汉，430070；. 武船重型装备工程有限责任公司，湖北武汉，430070）



鼓形齿式联轴器在浮吊上的应用研究

黎楠1，崔贞鹏2
（1. 湖北水利水电职业技术学院，湖北武汉，430070；
2. 武船重型装备工程有限责任公司，湖北武汉，430070）

带制动轮的鼓形齿式联轴器在吊车中应用普遍，但也容易发生故障。本文研究了九江龙达公司双10t-30m浮吊在使用过程中出现的联轴器损坏的问题，分析了联轴器的应用特点，探讨了在选用和安装该类型联轴器时应注意的事项。

鼓形齿式联轴器；浮式起重机；双浮吊

引言

随着经济的迅猛发展，国内市场的进一步开放，大量物资流通的需求促进了港口的起吊设备更新换代和建设。浮式起重机（简称浮吊）作为漂浮在水面的可移动平台，受到很多建设单位的青睐。我公司成功制造过多个浮吊项目，包含：武船总部的100t浮吊，重庆45t/20t双浮吊，九江龙达公司双10t-30m浮吊，重庆5t双浮吊等［3］。在每台浮吊上均存在带制动轮的鼓形齿式联轴器身影，其在工程实际应用中非常广泛。本文结合我公司曾制造过的双10t-32m浮吊在使用过程中出现鼓形齿式联轴器损坏的事故，进行了深入研究。

1　工程概况

龙达（江西）差别化化学纤维有限公司码头位于江西省九江市湖口县长江湖口水道右岸金砂湾港区。码头工程主要是满足龙达（江西）差别化化学纤维有限公司的原料供应和产品输出，降低生产成本和缓解货运压力。双10t-30m浮吊是专用于为龙达公司卸煤用的专用设备，船上配备两台10t可回转的吊机，中部安装有卸煤用的料斗，吊机钢丝绳端部安装10t抓斗用于抓煤和卸煤，如图1所示。

图1　双10t-30m浮吊结构图

2　问题研究

每台10t-30m浮式起重机设置两套起升机构，分别由电机（YZPBF315S2-8）、带制动轮的鼓形齿式联轴器（QYNGCLZ9ZC95x132/ ZC90x137）、减速器（ZQ100-40-Ⅱ-Z）、齿式联轴器（QYGⅠCL12 YA150x242）和卷筒等组成，卷筒上的钢丝绳另一端连接抓斗。两套起升机构控制一个抓斗，一根绳负责起吊重物，另外一根绳负责开闭斗，根据抓斗在使用过程中的不同阶段，两根钢丝绳分别有不同时段承受抓斗和煤的总重（10t），即每根绳的最大额定载荷为10t。

该浮吊在交货后的质量保证期内，共出现了三次抓斗坠落的事故，所幸未造成人员伤亡和财产损失。经比较三次事故的现状，其类似之处在于：带制动轮的鼓形齿式联轴器齿均不同程度的损坏，同时电机端的锁紧螺母脱离，如图2所示。

图2　内外齿磨损图

图3　电机螺母脱落图

3　原因分析

3.1坠落原因

由图1所示，在起升机构中，系统只在鼓形齿式联轴器上配套设置了安全制动器。根据齿式联轴器的设计选型［1］，10t-30m双浮吊选用带制动轮的鼓形齿式联轴器QYNGCLZ9ZC95x132/ ZC90x137；其中QYNGCLZ9为联轴器的型号，主动端ZC95x132，从动端ZC90x137［1］。按照设计选型定制的联轴器，此种型号的联轴器由三部分组成，两件半联轴器和带内齿的制动轮；根据设计选型可知，此种型号的联轴器内外齿啮合处位于减速器端，此形式存在两种制动器不能起作用的时刻：

（1）外齿啮合时齿断裂或长时间磨损，齿被剪切；

（2）电机端紧定螺母脱落，使得制动器在轴向可以自由窜动，从而导致内外齿偏移啮合位置。

当制动轮的内齿与减速器端的外齿脱离或齿断裂，则制动轮不能传递外力给减速器端从而进行制动，减速器外侧卷筒上的钢丝绳连接重物在自重的情况下（连接的抓斗中4.3吨）产生坠落，从而导致了事故的发生［4］。

3.2 强度分析

（1）查江特电机产品样本，本项目所用电机YZPBF315S2-8额定功率75KW，转速n=740r/ min；

（2）转矩的计算如下：

TC=K T=K9550 PW/nN.m

式中：

TC——计算转矩（N.m）

T——理论转矩（N.m）

PW——驱动功率

K——工况系数，JB/T8854.2-2001附录B。取K=2，则TC=K9550 PW/n=1936；

查联轴器设计选用手册［1］，QYNGCLZ9形联轴器工程转矩Tn=14000N.m；TC＜Tn；主动端转矩小于联轴器的最大转矩，应安全［3］。

3.3事故原因分析

从电机输入端提供的参数可以分析出设计选用的带制动轮鼓形齿式联轴器结构强度满足使用要求，但实际是联轴器损坏，原因何在，经过多方分析，其存在以下几个原因：

（1）由于该浮吊在抓煤过程中，非常频繁的起升和下降，电机不断的进行正反向旋转，电机端的紧定螺母在承受多次冲击后松动，从而导致联轴器内外齿实际啮合面积变小，在承受冲击载荷过程中出现断齿。

（2）联轴器存在质量问题；根据标准规定：联轴器的内齿圈、外齿轴套的材料均采用42CrMo，半联轴器的材料采用45 锻钢或ZG310-570［2］。这些材料的化学成分和力学性能应符合JB/T 6396、JB/T 6397和GB/T 11352等标准的规定；外齿轴套和内齿圈应进行热处理［2］。经过核查，该批联轴器的内外齿轴套采用45钢，同时外齿轴套和内齿圈没有进行热处理，降低了使用的强度。

4　改进方案

结合事故的原因分析，更换了制造厂家，严格规定了标准，明确了要求，将所有相同部位的四套联轴器全部更换，同时在安装时严格控制联轴器的同轴度和轴向跳动。因该套系统只有一套安全制动器，经查询标准，且与设计院沟通论证，将内外齿啮合端设置在电机端，即联轴器型号由QYNGCLZ9-ZC95x132/ZC90x137改为QYNGCLZ9-ZC90x137/ ZC95x132。在此更改之后，该浮吊设备运转正常，再没出现过类似问题。

5　结论

结合该联轴器在双10t-30米浮吊中应用，从本事故本身分析可得出以下结论：一是带制动轮的鼓形齿式联轴器安全制动性能高，安全系数富余；二是产品质量是安全的根本保证，必须按照标准要求进行采购合格设备和报检；三是从安全本身考虑，因联轴器齿会产生磨损，对该类联轴器在使用过程中，应优先考虑将制动轮固定在减速器端，内外齿啮合在电机端进行设计和制造；四是严格按照规范要求控制联轴器的安装质量，包含同轴度和齿啮合的接触面积，许用角向补偿量均在运行范围内。希望本文对同行有所帮助。

［1］张展.联轴器，离合器与制动器设计选用手册.北京:机械工业出版社，2009.

［2］GⅡCL型，GⅡCLZ型鼓形齿式联轴器.JB/T8854.2-2001.

［3］赵党.大型浮吊船体的结构设计和强度评估.舰船科学技术，2009.

［4］彭奇.大型全回转浮吊回转支撑技术研究.港口装卸，2012.

［5］袁风娣.鼓形齿齿式联轴器的研究和应用.机械设计与研究，1994.

Research on Application of Drumgear Coupling in Floating Crane

Nan Li1， Zhengpeng Cui2
（1.Hubei Water Resources Technical College，Wuhan， 430070， China；
2.Wu-ship Heavy Equipment Engineering Co.， Ltd.， Wuhan， 430070， China）

Drum gear coupling with brake drum is widely used in crane， but it is often to failure.In this paper， we studyed the Jiujiang longda company 10t-30m floating crane problems in using that appeared in the process of coupling damage， analysed the coupling characteristics of the application， discussed the problems that should be paid attention to in the selection and installation of this type of coupling.

Drumgear Coupling； Floating Crane； Double Crane Barge

崔贞鹏（1979-），男，武船重型装备工程有限责任公司，高级工程师，机械设计及制造，学士。

TH132.2+2

A

2095-8412 （2016） 03-474-03

黎楠（1978-），男，湖北水利水电职业技术学院，高工/讲师，机械设计及制造，学士。