发布时间 : 星期二 文章冷轧机板形辊鼓形齿联轴器分析-鼓形齿联轴器球笼万向轴卷筒联轴器更新完毕开始阅读
冷轧机板形辊鼓形齿联轴器分析
1.引言
因轧机厚度波动限制轧机产能且经常引发断带问题，经驻北京西马克技术有限公司的技术人员现场诊断处理，确定故障原因为：板形辊与驱动电机之间的鼓形齿联轴器的齿间隙过大引起。
在更换齿间隙较小的鼓形齿联轴器后，通过电气作业区、轧钢作业区反馈的情况看轧机厚度波动状况明显减小。由此，鼓形齿联轴器侧间隙达到多大值时会影响板形辊的转速测定、联轴器侧间隙如何影响板形辊转速，成为需要进一步分析探讨的问题。
2.鼓形齿联轴器的结构及特点
鼓形齿联轴器形状尺寸小、承载能力大、在高速下工作可靠。鼓形齿联轴器广泛应用于冶金、化工、印刷、水泵、风机、运输等机械领域。其显著特点是：一是补偿机能好，因为外齿轴套为鼓形齿，联轴器工作时可避免内外齿棱角接触，两轴轴线角位移在2～3°时也能可靠的工作。二是能承受重载及冲击载荷，在相同角位移情况下能承受更大载荷。三是效率高，可达0.99。四是密封性好，使用可靠，装卸、维护利便。
鼓形齿联轴器由内齿套、外齿轴套、护盖、油封、润滑油孔等组成。见下图：
3.鼓形齿联轴器侧间隙实测
经过详细了解西马克现场服务人员故障排查处理的过程，得知测量辊的鼓形齿联轴器的主要用途是用于传递速度，并非像一般机械设备上的联轴器用于传递扭矩，此处使用的鼓形齿联轴器传递的扭矩在高速稳态时只有0.04kNm，其设计制造精度要求高于普通传递扭矩的联轴器。冷轧机投用以来，由于机械维护人员不了解其它专业相关精度控制的要求，此前机械人员均按传递扭矩联轴器的使用要求和标准进行维护保养。
鼓形齿联轴器的内外齿啮合后必须留有一定的侧间隙，以保证齿轮副的正常工作，避免因安装误差和工作温度升高引起热膨胀变形卡死。同时需要控制其最大侧间隙，以避免变速转动时齿间产生撞击，增大噪音，加剧齿面磨损，影响其寿命。
由于西马克在图纸中没有给出鼓形齿联轴器的齿侧间隙允
许误差，也没有给出极限使用侧间隙的值。国内文献检索不到鼓形齿联轴器仅仅作为传递速度的联轴器使用时的相关技术要求。目前，我们只能结合使用情况，通过实测估计极限侧间隙的许用值。
通过对拆卸下后的旧联轴器(国内加工件，在线使用约2年)使用百分表测弦法测量鼓形齿侧间隙，发现齿侧间隙最大为0.25mm。用同样方法对国外进口新鼓形齿联轴器的侧间隙测量，侧间隙为0.05－0.07mm。测量二次更换下来的国产备件（在线使用10天），侧间隙为0.15mm。通过在线使用情况可以确定，侧间隙为0.15mm时，能够满足对板形辊实时转速的测定。由此，可以将鼓形齿联轴器的使用极限侧间隙确定为不大于0.15mm。超出此值后，应更换。
至于鼓形齿联轴器作为传递速度的联轴器使用时的实际许用值，可通过技术交流要求西马克对此类联轴器给出详细的技术说明。
4.侧间隙对转速的影响分析 4.1理论计算分析
由自动化部提供的数据得知，轧机正常进行加减速时的最大加速度为a＝0.6m/s。根据实际测得的鼓形齿联轴器齿间最大侧间隙s=0.25mm，可计算出轧机在加减速开始时，测速电机的速度响应时间（因有间隙，主动轴转动0.25mm，消除间隙与从动轴接触所用的时间）。
根据位移加速度公式：
s=v0t+0.5at2 其中：s=0.25mm
a＝0.6m/s=600mm/s v0＝0（假设初速度为零）
则：0.25＝0.5×600×t2
t2＝1/1200
t≈0.029s=29ms
通过假设初速度为零得到的计算结果，似乎与西马克（王晓伟）由计算机数据处理后认定为“有阻尼机械波”的周期（30ms）相符。但实际并非如此，事实上轧机产生厚度波动时，初速度v0不可能为零。
若按初速度：v0＝1ｍ/s（每分钟60米） 加速度： a＝0.6m/s=600mm/s 计算结果为：t≈0.25ms
若按初速度：v0＝1ｍ/s（每分钟60米） 加速度： a＝0.1m/s=100mm/s 计算结果为：t≈0.25ms
若按初速度：v0＝10ｍ/s（每分钟600米）
计算出的响应时间，监测装置监测不到可以忽略不计。 由计算可知，鼓形齿联轴器啮合侧隙产生的速度波动没有周期性。由此，可以推断鼓形齿联轴器0.25mm的间隙对板形