1 概 況 濟南鋼鐵股份有限公司中板廠（簡稱濟鋼中板廠）2500四輥可逆式軋機建于1989年，設計最大軋制力為29400kn，所配兩臺直流電機功率為2500kw，設計配用主傳動萬向接軸承載能力1990kn.m。采用swz型整體軸承座十字軸式萬向聯軸器，由于該接軸實際承載能力達不到設計要求及生產能力的提高，導致生產運行中該接軸故障和事故頻繁。 2 聯軸器失效分析及改進 原接軸采用swz型軸承座式十字軸式萬向聯軸器，四輥軋機工作輥最小直徑為730mm，實際接軸軋輥側與電機側十字包回轉直徑均為710 mm。該萬向接軸承載能力只有1225kn.m，大大低于軋機設計配用主傳動萬向接軸承載能力。 2.1 主要失效形式 2.1.1 軸承座螺栓斷裂 軸承座螺栓斷裂是最常見的失效形式，軸承座把合螺栓規格小，抗剪抗拉能力小；另外接軸叉頭止口接觸面積小，止口容易損傷產生間隙并不斷擴大。軸承座止口存在間隙是造成接軸螺栓受沖擊拉力的重要原因，也是造成螺栓斷裂的主要原因。 2.1.2 十字軸斷裂 原設計軋輥側十字包中螺栓與十字軸未能充分利用十字包內空間，十字軸直徑僅為177.1mm，軸承座高強度螺栓為m68，部件承載能力不夠。 2.1.3 軸承座、叉頭根部裂紋 由于叉頭、軸承座尺寸較大，形狀復雜，表面加工及熱處理質量很難控制。軸承座、叉頭根部圓角處機加工表面粗糙度與圖紙拋光要求相差甚遠，加工表面存在微觀裂紋，熱處理過程中根部過渡圓角處殘余應力較高，極易形成裂紋。 2.2 改進措施 2.2.1 增大軸承座螺栓規格，改進止口尺寸 通過增大軸承座螺栓規格，軋輥側由m68增大到m72，后又增大到m76，電機側增大到m95，提高了螺栓抗剪抗拉能力。改進止口尺寸，加高傳遞鍵，增加承載接觸面積，降低止口面損傷產生的間隙，改善降低螺栓受沖擊情況，提高螺栓壽命。 2.2.2 充分利用空間，加大十字包回轉直徑 軋機側十字包回轉直徑由710 mm增至724mm，電機側則根據承載能力加大到850mm，為十字包部件加大提供了可能，提高了承載能力。 2.3 改進效果 采取以上措施后，萬向聯軸器從1996年底開始使用，近3年時間內，傳動接軸共發生事故7起,，其中斷螺栓事故4起（因螺栓材質問題而產生的事故2起），花鍵套開裂1起，叉頭開裂1起，十字軸滾珠碎1起。而改造前的1996年，僅斷螺栓事故一項就20多起，因而接軸的改造為濟鋼中板廠生產水平的逐年提高提供了保證。 3 新型聯軸器的應用 3.1 新型swz軸承座式聯軸器的應用 由于軋輥側受回轉半徑的限制，原來的swz型聯軸器己無法進一步提高承載能力，新型swz聯軸器將原來2個m76軸承座螺栓改為6個m39螺栓。 其主要特點如下： （1）將軸承座聯結用螺栓改為多數量、小規格形式，改善螺栓受力狀況；原設計軸承座每邊只有一個螺栓，使軸承座與叉頭接合部位預緊力不均，尤其是接軸徑向不能承受力矩； （2）十字軸接合部取消階梯軸，改為大圓弧過渡設計，減少了應力集中，充分利用了十字包內部空間，十字軸直徑為200mm，增大了承載能力； （3）軸承座的鍵槽采用合理的寬深比，提高傳動扭矩，減少軸承座鍵槽開裂現象； （4）接軸叉頭十字瓣為整體式，提高十字包的整體強度。 改進后的萬向聯軸器承載能力為2500kn.m，達到了設計要求。于2001年9月投入使用，效果良好，使用壽命達到1年以上。 3.2 新型 swc整體式聯軸器的應用 為解決電機側萬向聯軸器在長期使用中出現的軸承座、花鍵套、法蘭根部裂紋及螺栓、十字軸斷裂問題，于2002年4月投用了新型swc整體式十字萬向聯軸器（無螺栓結構）。 該聯軸器具有以下特點： （1）采用整體式叉頭結構，大圓弧過渡設計，減少應力集中，消除了swz型根部裂紋及螺栓斷裂問題； （2）由于不存在聯接螺栓，因而有可能加大十字包（十字軸和軸承組件）尺寸，在回轉直徑φ850mm情況下，十字軸直徑可做到φ256mm，十字包承載能力可達到2600 kn.m，符合設計要求； （3）十字軸定位采用卡環結構，兩側間隙控制在10μm之內，定位牢固可靠； （4）采用模塊化設計，模塊間采用端齒法蘭聯接，更換方便。 電機側采用新型swc整體叉頭十字軸式萬向聯軸器后，整體壽命由原來的半年提高到1年以上，為軋機的正常生產提供了保障。