套管式液压联轴节拆装分析.docx

套管式液压联轴节拆装分析张建明南通远洋船务工程有限公司摘要通过实例对套管式液压联轴节拆卸中发现的问题进行了分析 , 并对拆装过程和注意事项进行了详尽的说明 。关键词 : 液压联轴节拆装钢套圆锥配合面AbstractThis paper analyses t he p ro blems p ro duced in assembly and disassembly of casing hy2draulic co upling in t he actio n and acco unt s fo r t he co urse of assembly and disassembly and noticed point s in detail1Key Words : Hydraul ic coupl ingAssembly and disassembly Steel caseCircular conical f it surface的端部 。并使内外套管之间以及内套管与轴之间产生很大的摩擦力 , 轴的 扭矩 、螺旋桨的轴向力都 是利用此摩擦力传递的 。1 概述“万宁河”轮是上海远洋运输公司的一艘散货 船 , 1984 年建造 , 1995 年 4 月进本公司修理 。该 船艉轴与中间轴的联接装置为 套 管 式 液 压 联 轴 节 (型号 O K390 HB) , 这种联轴节我公司是首次碰到 , 有关人员经过现场认真分析研究 , 一次拆装成功 , 保证了船期 。本文介绍这次套管式液压 联轴节的 拆装过程 , 以便今后修船时作为参考 。套管式液压联轴节工作原理2图 1 套管式液压联轴节11 内套管 21 外套管 31 橡胶密封圈 41 螺帽 51 背 压油腔 61 背压油腔进油孔 71 外套环槽进油孔套管式液压联轴节由内外两个钢质套管组成(见图 1) , 内套较薄而外套较厚 , 内套管套在两轴 端部的外圆上 , 内套管内圆面与轴端部外圆面配合 间隙一般为 01080110 mm , 内套管外表面呈圆锥 面 , 锥度很小 (1/ 801/ 100) 。外套管的内部有同 样锥度的圆锥面与内套外锥面相配 , 外套的内锥面 上有螺旋形环槽 , 环槽在内锥面两端互不相通 , 并 分别由孔 7 与外部相连 。当外套管紧套在内套管外 表面时 , 自孔 7 向环槽送入高压油 , 在内外套配合 锥面之间形成高压油膜 ( 径向油压) 。油的压力一 方面将内套管紧压在两轴的端部 , 同时又作用在外 套的内壁 , 使外套作径向弹性变形 , 其内径因此增 大 。此时利用高压油泵向背压油腔 5 内泵油 (轴向 油压) , 将外套推向圆锥面 。径向油压越大 , 外套 径向弹性变形越大 , 其轴向移动越多 。等外套管完 全到位后 , 将径 向 、轴向油压依次放出 , 油膜压 力消失 , 外套管的弹性恢复力使内套管紧压在两轴3311套管式液压联轴节的拆卸问题的发现按下列步骤拆卸联轴节 (参见图 1) 。(1) 做好内套管与外套管 、内套管与轴的相对位置标记 , 用外径千分尺量得此时外套管外径 D 1= 629194 mm 。拆除背压油腔进油孔 6 及外套环槽 进油孔 7 上的丝堵 。(2) 从孔 6 向背压油腔 5 内加注液压油 , 然后 堵死一孔 , 另一孔接泄放阀 。此时该阀处于关闭状态 。背压油腔进油孔 6 共有两孔 , 图 1 中只画出一 孔 。(3) 利用手动油泵向外套环槽进油孔 7 中的一 孔泵 油 , 直到另一孔有油流出 , 此时外套管环槽 内已布满油 。26 中 国 修 船1998 年第 1 期(4) 用两台专用手动油泵同步向油孔 7 泵油 ,当两只手 动 油 泵 油 压 达 到 P1 = 160M Pa 时 连 续 泵 压 , 发现油压保持不变 , 外套管锥度大端开始有油D 压合面直径C1 、C2 引用系数 , 其值与包容件 、被包 容件直径和泊松系数有关E1 、 E2 包容件 、被包容件弹性模数 由上式可见 , 当几何尺寸和材料确定后 , P 与是线性关系 。据1 = = 0162 mm 时 , P1 = 160M Pa , 由上 式可求得过盈量2 = 2 = 0132 mm 时 , 外套管的 径向油压 P2 应为P2 = 2 1 P1= 0132 0162 160流出 , 慢慢将背压油腔的泄放阀打开 ,移 。312原因分析(1) 当油泵压力达到 160M Pa 时 ,外套管未滑液压油从外套管锥度大端泄漏出 ,量已达到要求 。说明此处外套管的径向膨胀(2) 外套管在满足径向膨胀量的条件下仍未滑移 , 可能是由于 : 外套管变形 , 使得内外套管圆 锥配合面仍然有部分贴合在一起 ; 因以往装配不= 8216( M Pa)良或液压油不清洁 ,313解决措施致使其滑移困难 。根据以上的计算结果可知 , 联轴节外套管在下滑 45 mm 后所受到的径向膨胀油压 ( P2= 70M Pa) 要比 理 论 径 向 膨 胀 油 压 ( P2 = 8216M Pa ) 小 , 这 主要是由于径向液压油的泄 漏所至 。针对上述情 况考虑 , 使用大流量的高压电动油泵来消除因液压油泄漏量较大而建立不起所需径向油压的现象 。由 这台泵同时向外套环槽两个进油孔泵油前 , 先将电 动油泵的安全阀设定在 85M Pa 。油泵 连 续 泵 油 约2 min 后 , 用手动油泵同时向前端两个液压千斤顶针对上面的分析 ,对内套管采取施加轴向外力的办法 。在联轴节前端左右对称放置两只液压千斤顶顶住联轴节外套管锥度大端端面 。 具体操作步骤如下 :(1) 首 先 向 联 轴 节 内 外 套 管 圆 锥 配 合 面 间 泵 油 , 并保持油压 160M Pa 。(2) 用另一手动油泵同时向前端两只液压千斤顶泵油 , 观察联轴节外套管的滑移情况 。当油压达 到 20M Pa 时 , 外套管开始滑移 , 移动一段距离后 停止 。(3) 继续向内外套管圆锥配合面间泵油 , 当油 压达到 70M Pa 时 , 液压油开始从外套管锥度大端 泄 漏 (量较 大) 。此 时 向 前 端 两 只 液 压 千 斤 顶 泵 油 , 当油压达到 20M Pa 时 , 外套管仍未移动 。继 续泵压至 220M Pa , 情况仍然一样 。(4) 依 次 卸 去 轴 向 、径 向 油 压 , 静 置 5 min , 让圆锥配合面油膜卸压 , 测得此时联轴节外套管已 滑移 45 mm , 并用外径 千分尺 量 得 此 时 外 套 管 的外径为 D 2 = 629164 mm 。结合前面测得的数据 , 可计算出外套管滑移外径变化量 2。2= D1 - D2 = 629194 - 629164 = 0130 ( mm)外套管下滑 45 mm 后相对于自由状态的径向膨 胀量 2 = - 2= 0162 - 0130 = 0132 ( mm)为外套管到位时的径向膨胀量 0162 mm 。根据材料力学有关知识可知 : 套管的径向油压 P 与其实 际 过 盈 量 ( 径 向 膨 胀 量 ) 存 在 下 列 关 系 :P = / D ( C1 / E1 + C2 / E2 )式中 装配实际过盈量泵油 , 稍微施加油压 ,内外套完全松开 。外套即开始均匀下滑 ,直至图 2液压联轴节的定位(5) 拆去各油泵 、千斤顶等 , 用葫芦吊住联轴节 , 自船外抽出艉轴 , 最后移出联轴节 。 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 27 1998 年第 1 期张建明套管式液压联轴节拆装分析套管式液压联轴节的装配(1) 检查 、清洁内外套管与艉轴 、中间轴相配 合面处有无毛刺 、拉痕 、污油等 , 保证其配合面清 洁 、光顺 。(2) 检查中间轴拆前位置标记是否为 420 mm ,如图 2 (a) 所示 。(3) 用葫芦吊起联轴节 , 外套锥形面大端朝中 间轴 , 慢慢套到中间轴上 , 直至中间轴从联轴节另一端伸出 , 如图 2 ( b) 所示 。(4) 吊装艉轴 , 艉轴与中间轴按要求对中后 ,固定好 , 如图 2 (c) 所示 。注意事项(1) 该 联 轴 节 对 中 精 度 及 各 配 合 精 度 要 求 很 高 , 对最 终 径 向 膨 胀 量 要 求 准 确 。外 套 膨 胀 量 过 大 , 其应力可能超过材料弹性变形强度极限 ; 膨胀 量过小 , 导致最终的过盈量小而工作不可靠 。所以 对该联轴节的拆卸 、安装必须靠制定可行的施工工 艺来加以保证 。(2) 拆卸及安装过程中 , 应保持清洁的工作场 地 , 油泵 、油管等用具应清洁 , 液压油应经严格的 过滤 。联轴节的泵油孔 、各配合面以及艉轴 、中间 轴与其相配合的部位应仔细清洗 , 去除锈斑 , 保证 光洁 。(3) 拆卸过程中应保证背压油腔充满油 , 或按 说明书要求维持一定的背压 , 以免产生冲击 , 损坏 联轴节 。(4) 液压联轴节安装时 , 应先将联轴节与中间 轴对中好 , 以防其内套在套装过程中发生变形 。艉 轴与 中 间 轴 应 校 中 ( 两 轴 偏 移 值 为 0 , 曲 折 值 0105 mm/ m , 或按说明 书 要 求) , 两 轴 轴 端 应 保 证间隙 015 mm 或 d/ 100 ( d 为轴径) , 或按说明书要 求 。(5) 安装时 , 应保证内套与艉轴 、中间轴的相 对位置符合说明书的要求 。(6) 安装过程中 , 应精确测量膨胀量 , 并保证 最终的膨胀量符合规定的要求 。建议分 35 次进 行安装 , 每次的径向油压及膨胀量应记录 , 通过作 图或列表计算法确定最终的径向油压 , 以保证安装 过程中外套的径向膨胀量不致过大 。( 收稿日期 1997 - 09)45(5) 用葫 芦吊住联轴节 ,将其放到正确位置 ,如图 2 ( d) 所示 ; 用外径千分尺测量联轴节外套在自由状态下的外径为 629133 mm 。(6) 用两台手动油泵分别向背压油腔和外套管 环槽内泵油排出空气 。然后将背压油腔进油孔闷去 一孔 , 另一孔接手动油泵 , 两个外套环槽进油孔接 两台手动油泵 , 先 向外套环槽内泵油 , 待外套锥 度大端有液压油流出 ( 少量) , 开始向背压油腔内泵油 。这 样 , 联 轴 节 外 套 在 径 向 油 压 和 轴 向 油 压(背压油腔油压) 作用下被推上圆锥面 。(7) 测量外套径向膨胀量 , 当 = 0162 mm左右 时 , 说 明 外 套 安 装 到 位 , 而 图 1 中 的 尺 寸1005 mm 仅作为安装结束时的参考值 。(8) 等 联 轴 节 外 套 完 全 到 位 后 , 卸 去 锥 面 油 压 , 约 10 min 后 , 再卸去背压油腔内油压 , 拆去各 油泵 , 保留背压油腔中存油 , 装上外套各油孔的丝 堵 。至此 , 联轴节安装结束 。 国内外修船信息 船机修理学组研讨会在威海召开中国造船工程学会修船技术学术委员会船机修理学组于 1997 年 11 月 15 日至 16 日在山东省威海 4809工厂召开了学术研讨会 。有 22 个单位的 37 名代表参加了会议 。会议主要内容之一是学术论文交流 , 共收 到学术论文 19 篇 , 在会上重点交流 7 篇 , 并进行了讨论咨询 ; 其二是专题报告 , 由澄西船厂修船工艺所 黄振庭所长作报告 , 题为 “船机工程新技术”, 此外还有海军 4809 厂朱旭聪副总工程师 : “四新技术在舰 船修理中应用”; 海修舰技部牛克华总工程师 : “舰船编队访美及美国军舰技术保障”给与会者极大启迪