CN103335027A - 一种十字轴十字包万向节联轴器及其修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种十字轴十字包万向节联轴器，包括十字轴、轴承座、接头、接头法兰和螺栓，所述十字轴通过所述轴承座分别与所述接头和所述接头法兰相连接，所述轴承座和所述接头法兰通过所述螺栓相连接，在所述轴承座和所述接头法兰相接触的端面上设置有相互配合的凸台键凸台键槽，所述轴承座在该轴承座和所述接头法兰相接触的端面还设置有至少一个矩形键，在所述接头法兰的相应位置设置有与所述矩形键相配合的矩形键槽。一种十字轴十字包万向节联轴器的修复方法，首先清除裂纹及疲劳层，然后焊接，最后机械加工；采用上述十字轴十字包万向节联轴器及其修复方法，能够提高了十字包万向节联轴器的寿命，减少生产成本。

Description

一种十字轴十字包万向节联轴器及其修复方法
技术领域
本发明涉及一种联轴器及其修复方法，尤其涉及一种十字轴十字包万向节联轴器及其修复方法。 
背景技术
十字包万向节联轴器是轧机传动机构中的主要传动部件，运行过程中联轴器起着传递大扭矩的作用。在轧机中，由于轧机减速机的中心距不变，而轧辊直径随着磨损而不断变小，所以要求联轴器必须有较大的径向位移和角位移的补偿能力。十字包万向节联轴器中的十字轴端部直接与铜垫（调整垫）进行接触，传统上的十字轴端部为大平面结构，没有合理有效的润滑措施，长期直接与铜垫的硬面接触磨损，导致铜垫的非正常失效，从而造成十字包万向节联轴器内部产生窜动间隙，然后导致一系列的问题，如：螺栓松动、键磨损等等；同时传统的十字包万向节联轴器的十字轴与接头进行联接采用的是高强螺栓和单一凸台键，起到定位限制作用的条件较少，这样对螺栓的性能和凸台键的性能要求就会相对较高，同时容易出现问题的几率也会较大。同时由于目前国内钢厂使用的十字包万向节联轴器大部分属于进口件，造价比较高，同时由于部分备件设计缺陷使联轴器的正常使用产生了隐患。本文通过对联轴器的全面修复和零部件的技术改进从本质上提高了联轴器的使用寿命，真正的实现“变废为宝”，不仅解决了联轴器修复国产化，同时对联轴器制造的国产化也奠定了基础。通过修复的联轴器在寿命上得到提高的同时，也为联轴器的多次修复提供了前提。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能降低十字轴的磨损和加强十字轴和接头连接强度的十字轴十字包万向节联轴器，及其一种十字轴十字包万向节联轴器的修复方法，延长十字轴十字包万向节联轴器的使用寿命。 
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：包括十字轴、轴承座、接头、接头法兰和螺栓，所述十字轴通过所述轴承座分别与所述接头和所述接头法兰相连接，所述轴承座和所述接头法兰通过所述螺栓相连接，在所述轴承座和所述接头法兰相接触的端面上设置有相互配合的凸台键、凸台键槽，其特征在于：所述轴承座在该轴承座和所述接头法兰相接触的端面还设置有至少一个矩形键，在所述接头法兰的相应位置设置有与所述矩形键相配合的矩形键槽，所述矩形键和所述矩形键槽的数量、形状、尺寸大小相匹配有益效果：在法兰接头和轴承座的接触面的位置设计多道矩形键和矩形键槽，降低了螺栓和矩形键的失效速度，有效地加大十字轴和接头的联接强度，同时对螺栓的寿命和整个联轴器的寿命都大大加强。 
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 
进一步，在所述十字轴的四个轴头上均设有十字花型油槽。 
进一步，所述十字花型油槽的宽度为13mm～17mm，深度为3mm～5mm。 
采用上述进一步方案的有益效果是：在十字轴的四个轴头上设置十字花型油槽，减小了十字轴轴头与铜垫的硬面接触磨损，避免了铜垫的非正常失效，从而从而避免造成十字包万向节联轴器内部产生窜动间隙产生螺栓松动、键磨损等问题，提高了整个十字包万向节联轴器的寿命。 
进一步，所述螺栓包括根部、螺杆，所述根部与螺杆连接处形成R角，所述R角为R8-R10，在所述R角外侧保留径向宽度为5mm～7mm的平面。 
采用上述进一步方案的有益效果是：R角外侧保留长度为5mm～7mm的平面，避免R角过大预紧螺栓时无法达到预紧的目的。 
进一步，所述轴承座上设有光孔，所述螺栓通过光孔紧固所述十字轴和 接头，所述光孔的形状和尺寸与所述螺栓相匹配。 
进一步，所述螺栓的根部包括内六角结构。 
采用上述进一步方案的有益效果是：螺栓的根部由内六角结构改为外六角的结构，保证螺栓的强度达到联轴器的要求。 
一种十字轴十字包万向节联轴器的修复方法，包括对十字轴、轴承座、接头修复，修复过程包括， 
步骤一：清除裂纹及疲劳层，十字包万向节联轴器需要修复的位置进行裂纹及疲劳层的清除； 
步骤二：焊接，选择合适的材料进行焊接； 
步骤三：机械加工，采用车加工和磨加工的方法对十字包万向节联轴器上焊接的部位进行机械加工，恢复十字包万向节联轴器原有的尺寸和精度。 
有益效果：采用上述所述方法修复十字包万向节联轴器，提高了十字包万向节联轴器的寿命，有效地减少钢厂的成本，在根本上解决十字包万向节联轴器的失效状态，同时也为十字包万向节联轴器的多次修复提供了前提。 
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 
进一步，在对所述十字轴的修复中，所述清除裂纹及疲劳层的方式为打磨，所述焊接步骤中：当去除量较大时，选用与基体同等成分的材料进行打底焊接，打底材料的结合强度、熔合性能与母材相匹配，所述十字轴外圆表面选用硬度高的材料进行焊接；放射性R角的位置选用LJ-J-HC161材料进行焊接，所述十字轴焊接的温度范围为180℃～200℃。 
进一步，在所述轴承座的修复过程中， 
轴承座内孔的修复：首先采用车加工的方法清除轴承座内孔的裂纹及疲劳层，加大轴承座的内孔，所述轴承座内孔的单边加大的尺寸不超过0.5mm；接着采用硬度高耐磨材料，如：E+C5HSS、lj625、utp788、lj650等，和圆周对称的焊接工艺焊接轴承座内孔，最后对轴承座内孔进行机械加工； 
轴承座凸台的修复：首先将轴承座凸台的裂纹打磨干净，然后选用与基体等硬度的材料进行焊接，焊接完成后，采用机械加工的工艺恢复凸台的尺寸和精度。 
进一步，所述接头的修复包括对键槽的修复、对裙边的修复和对辊端接头内孔的修复，其中， 
所述对键槽的修复过程为：首先清除接头键槽的裂纹，然后选用LJ-A-HC02T材料对键槽的裂纹进行焊接，焊接过程中严格控制焊接应力，焊接完成后进行机械加工，恢复到原有键槽的尺寸和精度； 
所述对裙边的修复过程为：首先清除裙边上裂纹，然后选用LJ-J-HC16材料对清除裂纹处进行堆焊，最后使用机械加工的工艺恢复裙边的尺寸； 
所述对辊端接头内孔的修复过程为：首先清除辊端接头上的裂纹，然后选择含碳量的奥氏体材料，如：E+C2222、lj2222、lj6067、A407等，或低碳高强度材料，如：lj-70、lj-90等材料进行焊接，焊接完成后采用机械加工恢复接头内孔原有的尺寸和精度。 
进一步，当所述十字轴十字包万向节联轴器为叉头式十字包万向节联轴器时，所述接头的修复包括对叉头法兰的修复， 
所述对叉头法兰的修复包括对叉头法兰内孔的修复和对叉头法兰端面齿的修复， 
其中对叉头法兰内孔的修复过程为：首先清除叉头法兰内孔的裂纹，然后根据裂纹清除量的大小选用LJ-J-HC161材料进行焊接，焊接完成后进行机械加工； 
对叉头法兰端面齿的修复过程为：首先对端面齿的裂纹、挤压、疲劳层进行全面的去除，然后对每个齿进行焊接，焊接完成后进行端面齿的机械加工。 
附图说明
图1为本发明一种带螺栓的十字轴十字包万向节联轴器的结构示意图； 
图1-1为图1的A-A剖面图； 
图2为一种叉头式十字包万向节联轴器的结构示意图； 
图3为本发明一种十字包万向节联轴器的十字轴的结构示意图； 
图4为本发明一种带螺栓的十字轴十字包万向节联轴器的轴承座的结构示意图； 
图4-1为图4中B-B剖面图； 
图5为本发明一种带螺栓的十字轴十字包万向节联轴器的螺栓的结构示意图； 
图6为本发明一种十字包万向节联轴器的修复方法的流程图。 
附图中，各标号所代表的部件列表如下： 
1、十字轴，101、轴头，102、十字花型油槽，2、轴承座，3、接头，4、螺栓，401、根部，402、螺杆，403、R角,5、接头法兰，6、凸台键，7、矩形键，8、叉头法兰。 
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 
如图1所示，一种带螺栓的十字轴十字包万向节联轴器，包括十字轴1、轴承座2、接头3、接头法兰5和螺栓4，所述十字轴1通过轴承座2与所述接头3和接头法兰5相连接，所述轴承座2和接头法兰5通过螺栓4相连接，所述轴承座2在轴承座2和接头法兰5相接触的端面上设置有凸台键6，在所述接头法兰5的相应位置设置有与所述凸台键6相配合的凸台键槽；图1-1是图1的A-A剖面图，如图1-1所示，所述轴承座2与所述十字轴1相连接。 
图2为一种叉头式十字包万向节联轴器的结构示意图，该叉头式十字包万向节联轴器包括十字轴1、叉头法兰8，所述十字轴1与所述叉头法兰8相连接。 
图3为本发明一种十字包万向节联轴器的十字轴的结构示意图，图3中，在十字轴1的四个轴头101上均设有十字花型油槽102，所述十字花型油槽102的宽度为13mm～17mm，深度为3mm～5mm。 
图4为本发明一种带螺栓的十字轴十字包万向节联轴器的轴承座的结构示意图，如图4所示，在所述轴承座2上位于所述轴承座和法兰接头5相接触的端面上设有两个或两个以上的矩形键7，矩形键7结构如图4-1所示，在所述接头法兰5上与所述轴承座2相接触的相应位置设有两个或两个以上与所述矩形键7相对应的矩形键槽。 
所述矩形键7和矩形键槽的数量、形状、尺寸大小相匹配。 
图5为本发明一种带螺栓的十字轴十字包万向节联轴器的螺栓的结构示意图，图5中，所述螺栓4包括根部401、螺杆402，所述根部401与螺杆402连接处形成R角403，加大所述R角403，使所述根部401大小与螺杆402的粗细相匹配，在所述R角403外侧保留长度为5mm～7mm的平面，所述螺栓4的根部401为内六角结构，所述螺栓4与轴承座上的光孔配合达到紧固的目的。 
图6为本发明一种十字包万向节联轴器的修复方法的流程图。如图7所示，十字包万向节联轴器的修复包括十字轴的修复、轴承座的修复、接头的修复。 
1、十字轴的修复 
十字轴在十字包万向节联轴器中起到中心枢纽的作用，所以其尺寸、功能显得非常重要。在十字轴的主要修复中，主要是对其磨损、点蚀、剥落、裂纹的修复。十字轴的表面硬度非常高，一般在58～62HRC。主要分布在配 合滚动体的十字轴外圆上，也是在此处位置容易出现磨损、点蚀、剥落、裂纹。根部的放射性R角由于承受较大的扭矩也会经常在此处位置出现裂纹。 
根据对十字轴进行的技术分析，修复措施如下： 
裂纹及疲劳层清除：首先将十字轴表面所有的裂纹采用打磨的方法进行全部去除。 
选用合适的材料进行焊接：十字轴的外圆表面附有3mm～5mm的硬度层，放射性R角的位置要求韧性强度高的材料进行焊接。所以在焊材的选择上有以下要点：当磨损或裂纹去除量较大时，选用与基体同等成分的材料进行打底焊接，打底材料的结合强度、熔合性能要与母材相匹配，十字轴外圆表面选用高硬度的材料进行焊接；放射性R角的位置选用LJ-J-HC161材料进行焊接。 
根据焊材的焊接条件，十字轴的焊接过程中焊接温度控制在180℃～200℃之间。 
焊接完成后，对十字轴进行外圆的车加工和磨加工，使之尺寸和精度达到原十字轴的尺寸和精度。 
2、轴承座的修复 
轴承座主要的修复位置为内孔，内孔出现磨损、裂纹、点蚀等失效状态，另外，带螺栓的十字轴十字包万向节联轴器的轴承瓦座凸台键需要修复（磨损、裂纹），叉头式十字轴十字包万向节联轴器的轴承瓦座壁比较薄，出现裂纹后较难进行修复，此种情况一般进行更换定做轴承瓦座处理。 
2.1、轴承座内孔的修复：当内孔的表面出现轻微的磨损或压痕时，可采取车加工加大轴承座内孔的尺寸的方法，轴承座内孔单边加大的尺寸不大于0.5mm。轴承瓦座内孔的硬度与十字轴的硬度相同，为58-62HRC，所以焊接选用的材料为高硬度耐磨材料如：E+C5HSS、lj625、utp788、lj650等进行内孔的焊接。焊接过程中必须采取对称焊接的工艺（内孔圆周分成12等 分，采取圆周对称的方法进行焊接）。最后采取机械加工的方式对焊接完成的轴承瓦座进行内孔的车、磨加工。 
2.2、轴承座凸台的修复：轴承座凸台的硬度一般在45-50HRC，经常出现的裂纹在凸台的根部R角的位置。所以凸台的修复方法是将裂纹打磨干净，然后选用与基体等硬度的材料进行焊接。焊接完成后，采用机械加工（普通铣床）的工艺进行恢复凸台的尺寸和精度。 
3、接头的修复 
根据十字包万向节联轴器结构形式的不同，接头的形式包括辊端接头、接头法兰和叉头法兰。辊端接头和接头法兰的失效共同点：安装凸台键的键槽磨损、出现裂纹，裙边出现裂纹、掉块等，结构R角出现裂纹等。辊端接头除上述失效形式外，辊端接头的失效也是联轴器失效的主要关节。辊端接头内孔安装衬板的位置由于同时承受高强度的扭矩和转矩造成内孔出现磨损，裂纹甚至贯穿性的裂纹。叉头法兰的失效形式主要是叉头内孔出现磨损，叉头法兰端面上的端面齿磨损、裂纹、挤压变形、掉块等。 
3.1、键槽的修复：键槽的尺寸和公差直接影响到十字包万向节联轴器的装配关系，所以对键槽的修复至关重要。首先对裂纹进行全部清根，选用LJ-A-HC02T材料对键槽的裂纹进行焊接，焊接过程中严格控制焊接应力。然后对键槽的磨损位置进行焊接。焊接完成后进行机械加工，恢复到原有键槽的尺寸和精度。 
3.2、裙边的修复：裙边的作用主要防止轴承瓦座轴向窜动，所以必须对裙边的尺寸和精度进行保证。将裙边裂纹的位置进行全部去除，然后选用LJ-J-HC16材料对断裂处进行堆焊，使用机械加工的工艺恢复裙边的尺寸。 
3.3、辊端接头内孔的修复： 
裂纹的去除：辊端接头的裂纹是其主要的失效形式，所以修复之前必须对裂纹进行全面的去除，尤其是衬板位R角的位置，使用探伤的工艺检测裂 纹确保完全清根。 
辊端接头内孔的焊接材料对温度的要求非常严格，所以修复焊接中必须严格控制焊接的温度，所述焊接温度控制在160±10℃范围内，焊接过程中根据焊接量的大小适当增加应力处理的频率。 
焊接完成后采用机械加工恢复接头内孔原有的尺寸和精度。 
带螺栓的十字包万向节联轴器的接头法兰和辊端接头与轴承座配合面必须进行机械加工，确保平面度。 
3.4、叉头法兰的修复： 
叉头法兰内孔的修复：同一叉头两个内孔的同轴度对联轴器起着非常重要的作用。根据磨损量的大小选用LJ-J-HC161材料进行焊接，焊接过程中要保护非修复部位的基准性。焊接完成后进行机械加工，确保两个内孔的尺寸、精度等。 
叉头法兰端面齿的修复：首先对端面齿的裂纹、挤压、疲劳层进行全面的去除，然后针对性的对每个齿进行焊接，焊接完成后进行端面齿的机械加工。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (11)

1.一种十字轴十字包万向节联轴器，包括十字轴、轴承座、接头、接头法兰和螺栓，所述十字轴通过所述轴承座分别与所述接头和所述接头法兰相连接，所述轴承座和所述接头法兰通过所述螺栓相连接，在所述轴承座和所述接头法兰相接触的端面上设置有相互配合的凸台键、凸台键槽，其特征在于：所述轴承座在该轴承座和所述接头法兰相接触的端面还设置有至少一个矩形键，在所述接头法兰的相应位置设置有与所述矩形键相配合的矩形键槽，所述矩形键和所述矩形键槽的数量、形状、尺寸大小相匹配。
2.根据权利要求1所述的一种十字轴十字包万向节联轴器，其特征在于：在所述十字轴的四个轴头上均设有十字花型油槽。
3.根据权利要求2所述的一种十字轴十字包万向节联轴器，所述十字花型油槽的宽度为13mm～17mm，深度为3mm～5mm。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种十字轴十字包万向节联轴器，其特征在于：所述螺栓包括根部、螺杆，所述根部与螺杆连接处形成R角，所述R角为R8-R10，在所述R角外侧保留径向宽度为5mm～7mm的平面。
5.根据权利要求4所述的一种十字轴十字包万向节联轴器，其特征在于，所述轴承座上设有光孔，所述螺栓通过所述光孔紧固所述轴承座和所述接头法兰，所述光孔的形状和尺寸与所述螺栓相匹配。
6.根据权利要求4所述的一种十字轴十字包万向节联轴器，其特征在于：所述螺栓的根部包括内六角结构。
7.一种十字轴十字包万向节联轴器的修复方法，包括对十字轴、轴承座、接头的修复，其特征在于：修复过程包括，
步骤一：清除裂纹及疲劳层，十字包万向节联轴器需要修复的位置进行裂纹及疲劳层的清除；
步骤二：焊接，选择合适的材料进行焊接；
步骤三：机械加工，采用车加工和磨加工的方法对十字包万向节联轴器上焊接的部位进行机械加工，恢复十字包万向节联轴器原有的尺寸和精度。
8.根据权利要求7所述的一种十字轴十字包万向节联轴器的修复方法，其特征在于：在对所述十字轴的修复中，所述清除裂纹及疲劳层的方式为打磨，所述焊接步骤中：当去除量较大时，选用与基体同等成分的材料进行打底焊接，打底材料的结合强度、熔合性能与母材相匹配，所述十字轴外圆表面选用硬度高的材料进行焊接；放射性R角的位置选用LJ-J-HC161材料进行焊接，所述十字轴焊接的温度范围为180℃～200℃。
9.根据权利要求7所述的一种十字轴十字包万向节联轴器的修复方法，其特征在于：在所述轴承座的修复过程中，
轴承座内孔的修复：首先采用车加工的方法清除轴承座内孔的裂纹及疲劳层，加大轴承座的内孔，所述轴承座内孔的单边加大的尺寸不超过0.5mm；接着采用硬度高耐磨材料和圆周对称的焊接工艺焊接轴承座内孔，最后对轴承座内孔进行机械加工；
轴承座凸台的修复：首先将轴承座凸台的裂纹打磨干净，然后选用与基体等硬度的材料进行焊接，焊接完成后，采用机械加工的工艺恢复凸台的尺寸和精度。
10.根据权利要求7所述的一种十字轴十字包万向节联轴器的修复方法，其特征在于：所述接头的修复包括对键槽的修复、对裙边的修复和对辊端接头内孔的修复，其中，
所述对键槽的修复过程为：首先清除接头键槽的裂纹，然后选用LJ-A-HC02T材料对键槽的裂纹进行焊接，焊接过程中严格控制焊接应力，焊接完成后进行机械加工，恢复到原有键槽的尺寸和精度；
所述对裙边的修复过程为：首先清除裙边上裂纹，然后选用LJ-J-HC16材料对清除裂纹处进行堆焊，最后使用机械加工的工艺恢复裙边的尺寸；
所述对辊端接头内孔的修复过程为：首先清除辊端接头上的裂纹，然后选择含碳量的奥氏体材料或低碳高强度材料进行焊接，焊接完成后采用机械加工恢复接头内孔原有的尺寸和精度。
11.根据权利要求7所述的一种十字轴十字包万向节联轴器的修复方法，其特征在于：当所述十字轴十字包万向节联轴器为叉头式十字包万向节联轴器时，所述接头的修复包括对叉头法兰的修复，
所述对叉头法兰的修复包括对叉头法兰内孔的修复和对叉头法兰端面齿的修复，
其中对叉头法兰内孔的修复过程为：首先清除叉头法兰内孔的裂纹，然后根据裂纹清除量的大小选用LJ-J-HC161材料进行焊接，焊接完成后进行机械加工；
对叉头法兰端面齿的修复过程为：首先对端面齿的裂纹、挤压、疲劳层进行全面的去除，然后对每个齿进行焊接，焊接完成后进行端面齿的机械加工。
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Inventor before: Luo Dachun

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