解決液力偶合器傳動裝置燒軸承問題

張衛(wèi)麗劉 健張 濤

解決液力偶合器傳動裝置燒軸承問題

張衛(wèi)麗1劉 健1張 濤2

（1.中國石油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠，濟(jì)南 250063；2.長城鉆探工程有限公司鉆井三公司，盤錦 124010）

分析了造成液力偶合器傳動軸燒軸承的原因。針對各影響要因，制定并實(shí)施了改進(jìn)措施，解決了偶合器傳動軸燒軸承問題；通過效果檢查并制定鞏固措施，加強(qiáng)了對液力偶合器傳動產(chǎn)品的質(zhì)量控制。

液力偶合器 動平衡 工裝精度

1 概述

液力偶合器傳動裝置是應(yīng)用于油田鉆采、煉化、船舶等領(lǐng)域的柔性傳動裝置。與機(jī)械傳動方式相比，具有柔性傳動自動適應(yīng)性、減緩沖擊和隔離扭振、使動力機(jī)輕載啟動、防止動力過載等優(yōu)點(diǎn)。

其典型傳動系統(tǒng)為動力機(jī)（如柴油機(jī)）+液力傳動裝置+工作機(jī)（如泥漿泵）。液力傳動裝置主要由液力偶合器、齒輪傳動軸、箱體、供油泵、控制閥、油水冷卻器、管路等組成。

2012年我們研制了一種新型大功率液力偶合器傳動裝置，與傳統(tǒng)液力產(chǎn)品相比，具有傳動功率大，可承受重載的特點(diǎn)，同時偶合器泵、渦輪轉(zhuǎn)動線速度大，也提高了制造難度和精度要求。圖1為新型大功率液力偶合器傳動裝置簡圖。

圖1　新型大功率液力偶合器傳動裝置

2013年10月到2013年7月用戶反映，使用的34臺新型大功率液力偶合器傳動裝置中有4臺發(fā)生偶合器傳動軸燒軸承現(xiàn)象，使偶合器無法正常工作，影響用戶使用，造成投訴和索賠，不合格率為11.8%。

我們分析偶合器傳動軸燒軸承原因，在排除了箱體同軸度超差、旋轉(zhuǎn)件同軸度超差等非主要因素后，判斷是由于偶合器工作輪（泵、渦輪）在做動平衡試驗(yàn)時，剩余不平衡余量大，造成偶合器傳動軸分部件在高速回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生離心力，作用在軸和軸承上，引起振動、磨損，嚴(yán)重者出現(xiàn)燒軸承現(xiàn)象。圖2為我們使用的動平衡設(shè)備。

圖2　試驗(yàn)用動平衡機(jī)

2 分析原因、制定措施

為此我們分析造成剩余不平衡余量大，是由于以下幾點(diǎn)原因，由此制定了改進(jìn)措施。

2.1 動平衡試驗(yàn)工裝精度低

圖3　動平衡工作輪

圖4　動平衡工裝軸

圖5　泵輪

圖6　動平衡工裝軸與泵輪裝配

動平衡工裝軸φ390外圓與泵輪φ390止口設(shè)計配合公差（-0.018，-0.101）。由于使用過程中造成損壞，工裝軸測量實(shí)物尺寸為φ389.5。φ390處實(shí)際配合公差為（0.557，0.5），造成泵輪與工裝軸裝配后，一側(cè)出現(xiàn)間隙，影響剩余不平衡系數(shù)達(dá)100余克。為此，我們做了如下改進(jìn)：

重新計算動平衡工裝軸φ390外圓與泵輪止口的設(shè)計配合公差（-0.018，-0.101），驗(yàn)證此公差配合可以滿足動平衡試驗(yàn)精度要求。

將工裝軸圖紙發(fā)放外協(xié)廠家，新投制一套動平衡工藝軸，驗(yàn)證合格后投入使用。

（3）連接泵輪與動平衡工裝軸所用螺釘必須稱重相等、單獨(dú)存放，動平衡試驗(yàn)專用。

通過以上措施，保證了工裝軸與泵輪合理的配合間隙，進(jìn)而減小了對剩余不平衡量的影響。

2.2 轉(zhuǎn)子允許殘余不平衡量選定不當(dāng)

原技術(shù)要求選用轉(zhuǎn)子平衡精度等級為G6.3，計算殘余不平衡量為20g，此等級標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)轉(zhuǎn)子類型為煉制廠機(jī)械的零件、船用主渦輪傳動機(jī)構(gòu)、普通機(jī)械零件，未考慮到液力偶合器工作時油液沖擊力會加大轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動不平衡量，影響整機(jī)性能。

根據(jù)轉(zhuǎn)子校驗(yàn)動平衡標(biāo)準(zhǔn)，新型大功率液力偶合器傳動軸旋轉(zhuǎn)件對應(yīng)轉(zhuǎn)子類型為燃?xì)鉁u輪機(jī)，剛性渦輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、渦輪傳動泵，選用轉(zhuǎn)子平衡精度等級為G2.5，我們根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，重新計算。

（1）偶合器轉(zhuǎn)子允許的不平衡度

Eper=（G×1000）/（n/10）=（2.5×1000）/（1500/10）= 16.67μ

式中，Eper為允許不平衡度，單位μ；G為平衡精度等級，取2.5；n為工作轉(zhuǎn)速，單位r/min。

（2）允許殘余不平衡量

m=Eper×M/r×2=16.67×560/875=10.67g≈10g

式中，m為允許殘余不平衡量，單位g；M為工件旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，單位kg；r為工件半徑，單位mm。

計算后選取殘余不平衡量為10g，既滿足轉(zhuǎn)子受沖擊力時動平衡要求，且現(xiàn)有動平衡設(shè)備可實(shí)現(xiàn)此動平衡精度要求。

2.3 試驗(yàn)人員動平衡操作方法不規(guī)范

做動平衡試驗(yàn)時，由于每個轉(zhuǎn)子原始?xì)堄嗖黄胶饬考胺植即嬖谳^大差異，要將剩余不平衡量控制在要求范圍內(nèi)，有時需要將旋轉(zhuǎn)件從平衡機(jī)上吊下三四次，進(jìn)行銑削、鉆削，過程繁瑣，且對平衡機(jī)兩支架高度調(diào)整、不平衡量角度標(biāo)定的準(zhǔn)確性等因個人操作水平不同，難以精確控制，直接影響動平衡精度。為此，我們強(qiáng)化技術(shù)要求，規(guī)范了操作中的關(guān)鍵項點(diǎn)：

（1）規(guī)定了在去除大克重不平衡余量時的銑削部位、銑削次數(shù)，去除小克重不平衡余量時的鉆削部位、鉆削次數(shù)。

圖7　做動平衡工作輪

圖8　動平衡機(jī)兩支架

（2）根據(jù)輸入軸與工裝軸軸頸不同，裝夾時調(diào)整平衡機(jī)兩支架高度，以保證兩軸線同心。

（3）規(guī)定剩余不平衡量角度標(biāo)定方法，保證準(zhǔn)確性。

圖9　標(biāo)定不平衡量及角度

通過規(guī)范操作方法，提高了操作的穩(wěn)定性。

3 效果檢查及鞏固

（1） 經(jīng)過以上多項改進(jìn)后，2014年3月到8月，用戶共使用我們29臺此型號偶合器，未發(fā)生偶合器傳動軸燒軸承現(xiàn)象，提高了大功率液力偶合器傳動裝置產(chǎn)品的可靠性。

（2）取得經(jīng)濟(jì)效益：生產(chǎn)數(shù)×（改進(jìn)前的廢品率-改進(jìn)后的廢品率）×產(chǎn)品單價-改進(jìn)投入費(fèi)用=29×（11.8%-0）×24.5-1.8=82.039（萬元）。

（3）為了鞏固以上改進(jìn)所取得的成果，我們對產(chǎn)品技術(shù)要求進(jìn)行了改進(jìn)，并修改了工藝文件，同時設(shè)計了配套工裝，加強(qiáng)了對偶合器產(chǎn)品的質(zhì)量控制。

4 結(jié)論

統(tǒng)計2014年9月至2015年2月用戶使用的新型大功率液力偶合器傳動裝置共22臺，未發(fā)生偶合器傳動軸燒軸承現(xiàn)象。由此可以看出，通過提高動平衡試驗(yàn)工裝精度、重新選定轉(zhuǎn)子允許殘余不平衡量、規(guī)范試驗(yàn)人員動平衡操作方法，很好的解決了新型大功率液力偶合器傳動裝置傳動軸燒軸承問題，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

[1]JB3330-1983 汽輪機(jī)剛性轉(zhuǎn)子 動平衡標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]周仁睦.轉(zhuǎn)子動平衡——原理、方法和標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992.

To Solve the Problem of Bearing Burning Hydraulic Coupling Transmission Device

ZHANG Weili1, LIU Jian1, ZHANG Tao2
（1.CNPC Jichai Power Equipment Company,Jinan 250063;2.CNPC Greatwall Drilling Engineering Co. Ltd. Third Branch,Panjin 124010）

Reason which caused the burn bearing of fluid coupling transmission roller have analyzed. The improvement ，solved the problem of the burn bearing, measures have been formulated; It is upped the product quality control by checking the effect and formulating the consolidation measures.

fluid coupling , dynamic balance, tooling accuracy