NK-300-E-Ⅲ型起重機花鍵副的修復方法詳解

一臺日本加藤公司產NK-300-E-Ⅲ型起重機的卷揚機動力輸出軸花鍵副齒面壓潰、嚴重磨損。

修復方法是，先測繪原卷揚機動力輸出軸花鍵副，然后改進制造，新件配裝。原卷揚機液壓馬達輸出軸材料為球墨鑄件(含少量合金成分)，先用相同材料的焊條堆焊保溫，發現有細小裂紋，所以這種方法不可采用。最后采用內花鍵本體修復、外花鍵整體加工的方法解決了卷揚機動力輸出軸花鍵副的磨損問題。改進前、后動力輸出軸花鍵副參數對比見表1和表2。卷揚機液壓馬達輸出軸尺寸如圖1所示。

將輸出軸磨損的內花鍵車削平，車削尺寸以原內花鍵的齒根圓直徑73.75mm為基準最小限度地車削到接近重新設計的內花鍵齒頂圓直徑77.68mm，在此基礎上重新設計加工漸開線內花鍵和外花鍵(尺寸見表1、表2)。

因不改變卷揚機液壓馬達輸出軸的外徑尺寸(直徑109mm)而改變卷揚機液壓馬達輸出軸內花鍵尺寸，齒數增加后齒與齒的平均承受力下降。根據機械設計手冊國標規定，球墨鑄鐵要求的最小壁厚不小于6mm，而現設計的厚度為12.625mm[(109-83.75)/2]，滿足要求?；ㄦI連接的主要失效形式是齒工作面受擠壓造成的壓潰和磨損。因此，對于重新設計的花鍵，進行了齒工作面擠壓強度的校核。

計算結果：漸開線花鍵連接強度為102.9N/mm2，在許用擠壓應力80～120N/mm2范圍之內。

卷揚機滾筒軸外花鍵采用40Cr鋼進行熱處理。高溫淬火840～850℃，油冷再回火400℃保溫，硬度達到HRC25～29，再進行整根軸的車削加工，加工工藝不復雜易完成。雖然卷揚機動力輸入滾筒軸的外花鍵徑向尺寸增大了，但這不影響軸向裝配，因為設計后的外花鍵(增大尺寸)最大尺寸齒頂圓D頂=82.5mm(整根軸的最大直徑為100mm)，如圖2所示。

實踐證明，以上改進設計能夠滿足卷揚機最大限度地傳遞輸出轉矩，工作平穩可靠，同時整體加工費僅有2000元左右，節省資金，說明在卷揚機液壓馬達輸出軸本體上修復花鍵是可行的。