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作者：周巧生 叶平中国矿业大学机电学院
摘要巨龙集团φ5．8 m×97 m回转窑双边缘传动装置联轴器的弹位膜片在2003年春夏雨季连续三次断裂，经查，膜片断裂不是其本身许用挤压强度和扭转强度不够，而是联轴器存在安装误差超标和绞孔工艺不当造成的。针对膜片断裂的真实原因采取措施后，新安装的弹性膜片已使用N3年，而无任何开裂现象。
关键词传动膜片开裂原因处理措施
1膜片开裂情况
巨龙集团(原淮海水泥厂)从罗马尼亚引进的φ5．8 m×97 m回转窑，设计产量为3 000t/d，现经过改造已达3 700t/d。采用500 kW×2双边缘传动(见图1)，其联轴器是传递扭矩的关键零件，本系统选用弹性膜片联轴器，它属于无间隙联轴器，因而对缓和冲击、减少振动的功能十分优越。原弹性膜片是罗马尼亚原始安装配套产品，由于各种原因，长期存在微裂现象，但不至于影响正常生产。
2002年6月以来，由于膜片开裂加剧，在9月检修时，对弹性膜片(图2)进行过全部更换，使用的仍是原库存罗马尼亚备件，但在使用过程中很快又出现了裂纹。2003年2月、6月、7月连续出现3次严重断裂。每次出现断裂，都须停窑停产，这是设备运转的很大隐患。
2膜片开裂原因分析
2．1材料力学性能研究
我们从突然断裂的旧膜片上取样，到高校进行材质成分化验，对比国内外材料化学成分和机械性能，我们判断其材质接近国内A3钢。根据现场的工况条件，建立力学模型，对弹性膜片的许用挤压强度及膜片的扭转变形量和扭转强度进行理论校核，我们发现膜片的本身许用挤压强度及扭转强度是足够的。
2．2安装位置检查
按照常规观念考虑，弹性膜片的开裂仅是其本身问题，分析问题也只会针对弹性膜片本身，而不会全面考虑其它问题。而这次我们不但研究弹性膜片本身，我们还对整个传动系统甚至窑系统支撑装置进行了系统分析。
从理论上讲，膜片联轴器的可靠性相当高，使用寿命应该相当长，但如果安装误差很大，作为弹性元件，在受反复疲劳应力的作用下，特别是在锈蚀以后，使用一段时间极易开裂。2002年以前，由于回转窑托轮轴瓦发热频繁，我们曾多次对托轮的摆放位置进行调整。我们怀疑在这些事故处理中联轴器安装数据均超差�；诖宋颐窃�2003年的大修中，对联轴器以及大小齿轮、托轮摆放位置进行了测量(见表1)。
表1调整前测量数据(mm)
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项目 |
a |
b |
C |
联轴器距离 |
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齿顶隙 |
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上 |
西 |
下 |
东 |
热态 |
冷态 |
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东侧 |
2412 |
2432 |
2411 |
3107 |
3105 |
3102 |
3105 |
3.008 |
1.556 |
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西侧 |
3112 |
3118 |
3110 |
3105 |
5.743 |
2.246 |
仔细研究表1数据会发现：联轴器部分测量的数据均超差严重，现场安装条件使膜片的实际挤压强度和扭转强度超标，膜片的实际变形量已远超过其许用扭转变形量，从而造成其在使用中发生断裂。
2．3绞孔工艺不当
般的膜片的联结螺栓有2种形式，一种是间隙配合，把合紧固后，靠摩檫力来传递动力；另一种是绞孔过盈配合，靠过盈配合来承受扭矩。而我们在原来安装的时候，绞孔工艺编排有问题，孔和销子都是先加工好，后在现场直接安装，为了避免安装困难，选用间隙配合，且间隙量偏大，从而在反复交变力的情况下，造成膜片疲劳开裂。
3解决措施
3．1优化膜片材质和结构
我们请教对弹性膜片比较有生产制造经验的某齿轮厂研究所，国内弹性膜片一般采用A3钢，但也可以选择性能更优越的材料，最终我们确定选用08．AL作为弹性膜片材质。此外，弹性膜片原结构中间是实心不带孔的结构，在理论计算的基础上，我们又咨询过高校，认为开孔式结构有利于应力释放，于是改变了其结构形式(如图3)，增加内圈一个应力释放孔。
3．2系统重新调整找正
按照以往传统工作思路，在回转窑正常运转停窑检修的情况下，大家不会轻易调整任何托轮的摆放位置，特别是Ⅲ档东部受力本身就大，调整不好极其容易引起轴瓦发热；此外，在冷态下调整后，本来大小齿轮的齿顶啮合间隙就偏小，调整不好可能引起打齿的风险，但我们结合原检查数据，在理论计算可行的基础上我们大胆地对托轮的摆放位置进行调整。
首先，修磨大小齿轮的磨损严重的部位，为小齿轮保证齿隙、托轮调整打下基础，然后，通过理论计算，为了对联轴节进行对中调整，合理调整了Ⅲ、Ⅳ档的托轮和小齿轮的摆放位置，Ⅳ档西托轮东进13 mm，Ⅲ档东、西托轮各进4．min，西北小齿轮轴承座东进10 1Tlin，从而保证弹性膜片的受力处于合理范围内(调整后数据见表2)，从而从根本上解决了膜片断裂问题。实践证明了其正确性。
表2调整后测量数据(mm)
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项目 |
a |
b |
C |
联轴器距离 |
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|
|
齿顶隙 |
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上 |
西 |
下 |
东 |
热态 |
冷态 |
|
东侧 |
2415 |
2415 |
2413 |
3106 |
3105 |
3103 |
3105 |
4.117 |
1.755 |
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西侧 |
3112 |
3112 |
3110 |
3100 |
5.769 |
3.097 |
3．3合理编排铰孔工艺
在弹性膜片安装时，针对弹性膜片是否每一个孔都需配绞的问题，我们经讨论决定，增加4个工艺孔，内两圈孔一半采用铰配，一半孔采用间隙配合，外圈增设10个铰配孔(见图3)，并且都要求在现场安装时铰配。此种工艺的半数间隙配合孔，保证了传递动力的摩檫力，另半数铰配孔的过盈配合，保证能够承受足够扭矩。
4使用效果
设备安装试运转正常，运转至今(近3年)．弹性膜片未再出现任何开裂现象，彻底解决了弹性膜片开裂问题。此弹性膜片在2003年6月更换后不到1个月，就出现严重的断裂，按照此频率至2003年年底将至少因此更换5次。而在我们的细心全面的研究处理后，避免了断裂事故的发生。按照每次20万元的备件和维修费用计算，至少当年节约了5次的备件费用和施工费近10O万元；更主要的是减少了停窑次数，延长了砖的使用寿命，带来运行成本降低和熟料产量提高的间接效益。 | 
