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電動(dòng)葫蘆花鍵軸斷裂分析及改進(jìn)

編輯：大力起重機械   瀏覽：4819   添加時(shí)間：2014-12-22 08:37:44

TV型電動(dòng)葫蘆雖已列為淘汰產(chǎn)品,但目前國內仍有數萬(wàn)臺在使用,解決Tv型鋼絲繩電動(dòng)葫蘆花鍵軸的斷裂問(wèn)題,具有一定現實(shí)意義。由于電葫蘆作業(yè)中需要經(jīng)常頻繁地起動(dòng)、制動(dòng)和逆轉,使軸內產(chǎn)生較大的沖擊應力。同時(shí)軸內應力又隨載荷和時(shí)間而交替變化,產(chǎn)生不穩的交變沖擊應力。這樣使花鍵軸在花鍵部分的軸向與周向引起多處應力集中,所以該軸兩端的花鍵根部經(jīng)常出現斷裂。有時(shí)新裝上的一根花鍵軸使用不到一個(gè)月就斷了。因此使用單位花鍵控聯(lián)接進(jìn)行改進(jìn)，效果良好。

一、花鍵軸受力與斷裂原因

花鍵軸改進(jìn)前的結構如圖1所示。左端通過(guò)剛性花鍵套與電動(dòng)機軸相聯(lián)。右端DE處裝有內外花鍵的花鍵套,該花鍵套的外花鍵上裝著(zhù)制動(dòng)摩擦片?；ㄦI軸C處是軸齒,通過(guò)與其相嚙合的大齒輪傳遞運動(dòng)和動(dòng)力。電動(dòng)葫蘆在吊載作業(yè)時(shí),由于頻繁地起升或制動(dòng),使在瞬間的加速度發(fā)生很大變化。在起升載荷時(shí)這種作用在軸上的沖擊扭應力將達到很高,甚至會(huì )超過(guò)靜應力的許多倍。當電動(dòng)葫蘆吊重起升時(shí),該軸AC段內受扭矩作用,至使應力集中嚴重的B處發(fā)生疲勞斷裂。在起吊中突然制動(dòng)時(shí),即相當E點(diǎn)突然固定,這時(shí)沖擊扭應力作用在CE段內,有可能使應力集中較嚴重的D處發(fā)生疲勞斷裂。實(shí)際工作中經(jīng)常斷裂的部位恰好在B、D兩處。但B處斷裂的機會(huì )多于D處。

在結構上采用花鍵套這種剛性聯(lián)接,使運轉中不能補償相聯(lián)軸間的不同心,從而產(chǎn)生附加動(dòng)載荷,在軸內引起附加應力,使軸內的動(dòng)應力值進(jìn)而加大到很高,這也是造成斷軸的重要原因。

再有花鍵處的熱處理工藝選擇不當也會(huì )造成花鍵軸的過(guò)早斷裂。一般工廠(chǎng)在對花鍵部熱處理(HB二350~400)時(shí),常將熱處理過(guò)渡區設在花鍵收尾處(B處),這樣會(huì )使花鍵收尾處產(chǎn)生應力不勻及微小裂紋,故在動(dòng)載荷作用下易發(fā)生斷裂。

二、改進(jìn)方法

為了解決花鍵軸的斷軸問(wèn)題,各使用單位采取了不同的改進(jìn)措施,如將花鍵套聯(lián)接改成輪胎式聯(lián)軸器或爪型彈性聯(lián)軸器等。在熱處理工藝上將花鍵部熱處理延伸到超過(guò)收尾部分,均收到了較好的效果。

圖2為我廠(chǎng)改進(jìn)后的結構。我們主要把花鍵軸兩端的花鍵部分改成了平鍵,而軸直徑及其它尺寸都不變。同時(shí)將鍵軸與圓軸過(guò)渡處的圓角半徑改為R1.5,在工藝中特別加以保證。在該軸的左端與電動(dòng)機軸連接處,由過(guò)去的花鍵套改為齒輪聯(lián)軸節。這樣,在安裝電動(dòng)機時(shí)便于對中,操作較方便。而且在運轉中,對兩軸的不同心能得到一定的自調補償作用。但齒輪聯(lián)軸節的內齒套外徑要小干卷筒內的軸承孔直徑。右端安裝摩擦片的花鍵套,只把內孔花鍵相應的改成單鍵聯(lián)接,外部尺寸及結構不變。

經(jīng)改進(jìn)后，兩年多使用至今沒(méi)有一臺發(fā)生過(guò)斷軸現象?？傊?針對該型號電動(dòng)葫蘆原結構中的弱點(diǎn),在保證所傳遞扭矩及在原結構尺寸允許的條件下,根據本單位的加工制造特點(diǎn),因地制宜的采用不同的技術(shù)改進(jìn)措施,來(lái)解決斷軸問(wèn)題,以保證電動(dòng)葫蘆的正常使用。

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