鋼包回轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)臂傾斜故障原因分析與排除

【摘 要】本文針對板坯連鑄機(jī)直臂式鋼包回轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)臂傾斜、旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)振動、防扭支架頻繁開裂等故障進(jìn)行分析，從螺栓預(yù)緊、設(shè)備安裝等方面采取改進(jìn)措施，解決了設(shè)備故障。

【關(guān)鍵詞】旋轉(zhuǎn)臂；回轉(zhuǎn)軸承；鋼包回轉(zhuǎn)臺

1、設(shè)備概況

舞鋼公司板坯連鑄機(jī)安裝的是直臂式鋼包回轉(zhuǎn)臺，自重158t，單臂滿包負(fù)荷160t，雙臂滿包負(fù)荷320t，回轉(zhuǎn)半徑達(dá)4500mm。旋轉(zhuǎn)時(shí)軸承承載負(fù)荷大、偏載嚴(yán)重且轉(zhuǎn)速慢；在整個運(yùn)行過程中處于傾覆力矩作用下的間歇轉(zhuǎn)動，啟動頻繁，工作時(shí)有一定沖擊。

我公司鋼包回轉(zhuǎn)臺自1992年投用，運(yùn)行至2004年時(shí)，軸承出現(xiàn)異音，2004年6月大修期間更換了回轉(zhuǎn)軸承。運(yùn)行不久，常出現(xiàn)防扭支架開裂，且旋轉(zhuǎn)時(shí)有振動的現(xiàn)象，雖對防扭支架進(jìn)行了多次加固，但仍頻繁開裂；重新多次預(yù)緊回轉(zhuǎn)軸承緊固螺栓，回轉(zhuǎn)臂的傾斜現(xiàn)象還是越來越嚴(yán)重。經(jīng)測量，回轉(zhuǎn)臂座包時(shí)的最大傾斜高度已達(dá)35～40mm，嚴(yán)重的影響了設(shè)備的安全運(yùn)行。

2、原因分析及解決措施

我公司鋼包回轉(zhuǎn)臺出現(xiàn)的主要故障是旋轉(zhuǎn)臂座包時(shí)傾斜嚴(yán)重、旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)振動、防扭支架頻繁開裂。防扭支架是為了防止回轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)時(shí)通過回轉(zhuǎn)軸承帶動外坐架轉(zhuǎn)動而安裝在外坐架和內(nèi)坐架之間的零件，它所受力主要是旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)時(shí)通過回轉(zhuǎn)軸承的外圈、滾動體、內(nèi)圈傳遞過來的。在回轉(zhuǎn)軸承正常工作的情況下，內(nèi)部摩擦很小，這個力不大。防扭支架頻繁開裂的唯一原因是回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)部摩擦太大，把旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的力傳遞給了外座架，進(jìn)而使防扭支架開裂。

從回轉(zhuǎn)軸承的結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)分析，軸承內(nèi)部輥道面及滾動體受損是回轉(zhuǎn)軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)阻力過大的主要原因。軸承內(nèi)部輥道面及滾動體受損后，潤滑條件變差，配合間隙增大，產(chǎn)生沖擊載荷使得磨損速率急劇增加，進(jìn)而引起旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)振動現(xiàn)象，旋轉(zhuǎn)臂座包時(shí)傾斜嚴(yán)重。

為查明軸承損壞原因并徹底排除故障，決定在2005年底中修時(shí)更換旋轉(zhuǎn)軸承。發(fā)現(xiàn)下線舊回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)外圈主推力有幾處疲勞磨損現(xiàn)象，外圈推力滾道整圈磨損存在麻坑狀。最大深度0.5～1.5mm，其中軟帶有明顯壓痕，深度約0.8mm。沿主推力滾道軟帶逆時(shí)針方向約lm處有長約0.5m的磨損剝落層，深度為0.5～1.5mm；內(nèi)圈主推力滾道沿軟帶逆時(shí)針方向約2.5m處開始有長約1m的嚴(yán)重磨損剝落層，深度為1.1～2mm。

回轉(zhuǎn)軸承是在重載荷下低速運(yùn)行，其磨損原因主要是軸承滾道工作表面的形態(tài)被破壞，局部出現(xiàn)應(yīng)力集中、潤滑油膜破裂、材料表面的晶格被腐蝕等，所以材料磨損過程與工作時(shí)受力狀況和潤滑條件密切相關(guān)。根據(jù)現(xiàn)場使用情況，潤滑系統(tǒng)是沿用以前的潤滑油及潤滑方式，2004年以前的軸承在此潤滑條件下使用時(shí)間很長，此次不會因?yàn)闈櫥涣技拔廴驹斐奢S承失效。因此軸承磨損過快很可能就是2004年更換軸承時(shí)，軸承安裝過程或軸承本身精度存在問題，產(chǎn)生了較大的附加應(yīng)力和振動，造成的軸承轉(zhuǎn)動過程中，滾道及滾動體所受應(yīng)力嚴(yán)重不均勻所致。

3、回轉(zhuǎn)臺安裝要點(diǎn)

3.1軸承精度檢查

為避免軸承因旋轉(zhuǎn)精度超差造成上線后過早損壞，在更換軸承前，采用百分表對回轉(zhuǎn)軸承旋轉(zhuǎn)精度進(jìn)行了反復(fù)測量檢查：內(nèi)外圈的平面度誤差均在0.02mm內(nèi)，小于軸承0.2mm的間隙。軸承外圈直徑測量為3198mm，小于3200mm的軸承安裝座圈直徑，確保軸承固定后外圈不受徑向外力的擠壓。

3.2軸承安裝

回轉(zhuǎn)軸承的安裝是關(guān)鍵，在安裝過程中應(yīng)重點(diǎn)注意以下幾點(diǎn)。

1、在安裝時(shí)，要認(rèn)真清理回轉(zhuǎn)臂內(nèi)座圈的底面和外座架的頂面雜物，然后采用精密水準(zhǔn)儀測量承重板上4個測量點(diǎn)的標(biāo)高，通過加墊片的方法調(diào)整軸承安裝底座及回轉(zhuǎn)軸承的水平度，最終軸承水平面的水平度誤差不大于O.3mm。

2、軸承安裝時(shí)應(yīng)與其配合面貼實(shí)，回轉(zhuǎn)軸承中心線、旋轉(zhuǎn)齒底座和旋轉(zhuǎn)平臺中心線的同軸度誤差不大于O.3mm，另外回轉(zhuǎn)軸承進(jìn)入回轉(zhuǎn)臂時(shí)，外圈和回轉(zhuǎn)臂之間應(yīng)有0.5～1mm的均勻間隙，確保軸承轉(zhuǎn)動過程中不受附加外力。

3、回轉(zhuǎn)軸承在工作過程中承受著回轉(zhuǎn)臂傳遞來的很重的載荷，應(yīng)特別注意回轉(zhuǎn)軸承上未淬硬點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)處在與澆鑄中心線成90°的位置，且在鋼包回轉(zhuǎn)臺非驅(qū)動側(cè)。

4、為了提高螺栓聯(lián)接的質(zhì)量，安裝螺栓時(shí)必須施加合適的預(yù)緊力. 螺栓預(yù)緊的目的是增強(qiáng)聯(lián)接的剛性、緊密性和防松能力，還可提高螺栓的疲勞強(qiáng)度。如果預(yù)緊力不足或不均勻，容易引起部分螺母松動，造成軸承配合間隙過大，旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生振動和沖擊，軸承容易磨損；如果預(yù)緊力過大，工作過程中又可能發(fā)生斷裂事故。所以合適的預(yù)緊力是回轉(zhuǎn)臺安全工作的可靠保證。

為避免螺栓預(yù)緊力不均勻，可使用同一臺高壓泵通過四通閥帶動四個液壓螺栓拉伸器在回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)外圈連接螺栓的四個對稱角上分2遍依次緊固，第一遍為設(shè)計(jì)緊固力的80％，第二遍再緊固到設(shè)定值。螺栓緊固的最后結(jié)果，應(yīng)使螺栓頭部伸出螺母以外的長度約為螺栓直徑的（0.6～1.0）倍，并用一個百分表裝在活塞頂部測量頭部的位移（注意油表讀數(shù)與螺栓預(yù)緊力的正確換算）。當(dāng)油壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí)停止加壓，其位移供參考。三個月抽查一次，一年全面檢查一次。抽查的螺栓要均勻分布，其個數(shù)不得少于總數(shù)的1/5。

3.3旋轉(zhuǎn)臂的安裝

旋轉(zhuǎn)臂位于回轉(zhuǎn)軸承上，是鋼包回轉(zhuǎn)臺中最重的一件，同時(shí)也是鋼包回轉(zhuǎn)臺的核心設(shè)備，鋼包回轉(zhuǎn)臺中各主要部件均與其相連接，安裝、調(diào)整后標(biāo)高、水平度一定要滿足設(shè)備設(shè)計(jì)說明書的及規(guī)范要求?；剞D(zhuǎn)臺其他部件安裝可參照設(shè)備設(shè)計(jì)說明書的及規(guī)范要求進(jìn)行。

4、效果

經(jīng)過這次檢修，大軸承的運(yùn)行平穩(wěn)，無振動，無異常聲音，更沒有出現(xiàn)防扭支架撕裂的現(xiàn)象。隨后又在運(yùn)行后的一月，三月，半年，一年等時(shí)間節(jié)點(diǎn)上對軸承緊固螺栓進(jìn)行剩余預(yù)緊力檢查，直至目前仍無異常。

參考文獻(xiàn)

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[2]董振堂主編.連鑄機(jī)械設(shè)備操作、維修及常見故障處理與自動化控制實(shí)用手冊.冶金工業(yè)出版社，2007.4