連鑄機(jī)SWC型萬(wàn)向聯(lián)軸器優(yōu)化改進(jìn)

樊星辰，賈廣順，孫 博，高憲強(qiáng)，何 興

（秦皇島首秦金屬材料有限公司，河北 秦皇島 066000）

0 引言

SWC型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的十字軸軸承固定不用螺栓，這種結(jié)構(gòu)可以避免螺栓松動(dòng)或斷裂，同時(shí)其傳遞扭矩高、偏差角度大、便于維護(hù)，因而常被應(yīng)用于煉鋼連鑄設(shè)備［1］上，為扇形段傳遞扭矩提供拉矯力。但由于萬(wàn)向聯(lián)軸器本身結(jié)構(gòu)存在不足且所處的工作環(huán)境惡劣，導(dǎo)致其一些薄弱環(huán)節(jié)易出現(xiàn)故障，影響了SWC型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的整體壽命，因而有必要對(duì)SWC型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的各種故障進(jìn)行分析，以便對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

1 SWC型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器常見故障形式

1.1 十字軸軸承失效

SWC型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的工作會(huì)出現(xiàn)不同程度的十字軸軸承失效，如圖1所示。一旦十字軸軸承失效會(huì)影響拉扇形段矯機(jī)萬(wàn)向聯(lián)軸器的穩(wěn)定性，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)現(xiàn)象。同時(shí)一個(gè)位置的軸承失效會(huì)加劇其他3個(gè)軸承的失效，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使萬(wàn)向聯(lián)軸器活節(jié)法蘭與聯(lián)軸主軸脫落，導(dǎo)致萬(wàn)向聯(lián)軸器失效，影響拉矯力。

1.2 萬(wàn)向聯(lián)軸器伸縮處易銹

萬(wàn)向聯(lián)軸器工作在扇形段二冷室內(nèi)，在連鑄機(jī)澆鋼生產(chǎn)時(shí)萬(wàn)向聯(lián)軸器會(huì)受到噴淋水與高溫鑄坯形成的蒸汽腐蝕，同時(shí)隨著扇形段維護(hù)質(zhì)量提高，過鋼量增加，扇形段更換次數(shù)減少，使萬(wàn)向聯(lián)軸器的拆卸次數(shù)減少，導(dǎo)致萬(wàn)向聯(lián)軸器伸縮處極易銹死，不易拆卸。

1.3 萬(wàn)向聯(lián)軸與扇形段驅(qū)動(dòng)輥短節(jié)連接螺栓易松

連鑄機(jī)開澆前下裝引錠桿，需要往復(fù)調(diào)整引錠桿使其到達(dá)生產(chǎn)工藝要求的位置，這樣前3個(gè)段的拉矯機(jī)就會(huì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而萬(wàn)向聯(lián)軸器的法蘭活節(jié)與扇形段驅(qū)動(dòng)輥短節(jié)接觸牙口面經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的磨損會(huì)產(chǎn)生縫隙，當(dāng)萬(wàn)向聯(lián)軸處法蘭活節(jié)與扇形段驅(qū)動(dòng)輥短節(jié)產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)造成引導(dǎo)桿突然下沉，同時(shí)萬(wàn)向聯(lián)軸接手螺栓因?yàn)轵?qū)動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)發(fā)生螺栓脫落，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成萬(wàn)向聯(lián)軸器與扇形段短節(jié)脫落，影響連鑄機(jī)穩(wěn)定生產(chǎn)。

2 SWC型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器常見故障應(yīng)對(duì)

2.1 針對(duì)十字軸軸承失效的改進(jìn)

萬(wàn)向聯(lián)軸器十字軸軸承距離熱坯較近，軸承內(nèi)部潤(rùn)滑甘油在鑄坯高溫?zé)彷椛涞淖饔孟乱鬃冑|(zhì)，對(duì)此采取如下措施：①用抗高溫的潤(rùn)滑甘油（氟聚醚脂）代替原來的普通潤(rùn)滑甘油；②為減少對(duì)十字軸軸承的熱輻射，可對(duì)十字軸進(jìn)行隔熱，內(nèi)層用隔熱棉、外部用石棉布包裹，既能有效隔熱又能防止雜質(zhì)污染十字軸軸承。

圖2為改造前、后的十字軸頸油溝。改造前為光滑表面的軸頸十字軸，其缺點(diǎn)是當(dāng)萬(wàn)向聯(lián)軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)光滑表面軸頸不易形成完整的油膜，為此，在原有十字軸的軸頸上加工出螺旋形的溝槽來改善潤(rùn)滑效果。可定期對(duì)十字軸軸承進(jìn)行注油潤(rùn)滑，同時(shí)注意保證注油孔的密封。

圖1 萬(wàn)向聯(lián)軸器軸承失效

圖2 改造前、后的十字軸頸

2.2 萬(wàn)向聯(lián)軸器伸縮處易銹的對(duì)策

造成萬(wàn)向聯(lián)軸器伸縮位置易銹死的主要原因是伸縮處位置距離高溫鑄坯較近，對(duì)此本文提出將萬(wàn)向聯(lián)軸器的活節(jié)法蘭A和活節(jié)法蘭B調(diào)換位置，使伸縮位置遠(yuǎn)離二冷室，防止高溫蒸氣腐蝕。圖3為萬(wàn)向聯(lián)軸器裝配示意圖，可將圖3中的活節(jié)法蘭A與活節(jié)法蘭B限位卡環(huán)拆除，將活節(jié)法蘭A與活節(jié)法蘭B對(duì)調(diào)位置。將活節(jié)法蘭A與活節(jié)法蘭B位置對(duì)調(diào)并不會(huì)影響萬(wàn)向聯(lián)軸器的額定扭矩。

圖3 萬(wàn)向聯(lián)軸器裝配示意圖

如圖4所示，將活節(jié)法蘭A與活節(jié)法蘭B位置對(duì)調(diào)后，使萬(wàn)向聯(lián)軸器的伸縮位置到扇形段活節(jié)法蘭盤的距離變大（優(yōu)化改進(jìn)前為850mm，技改后為2 150 mm），進(jìn)而使萬(wàn)向聯(lián)軸器伸縮位置盡可能遠(yuǎn)離二冷室蒸汽的腐蝕。同時(shí)在伸縮處進(jìn)行甘油潤(rùn)滑，罩好橡膠防護(hù)套（橡膠防護(hù)套如圖5所示），這樣就能極好地保護(hù)萬(wàn)向聯(lián)軸器的伸縮，杜絕萬(wàn)向聯(lián)軸器伸縮位置銹死。

圖4 技改前、后的伸縮位置對(duì)比

2.3 萬(wàn)向聯(lián)軸與短節(jié)連接優(yōu)化改進(jìn)

扇形段拉矯機(jī)通過萬(wàn)向聯(lián)軸器與扇形段短節(jié)連接的4個(gè)牙口接觸面?zhèn)鬟f扭矩，而接手螺栓主要起到連接法蘭的作用。但由于牙口接觸面摩擦產(chǎn)生了縫隙（如圖6所示），需添加斜鐵消除。為此在現(xiàn)有的十字花鍵連接形式的基礎(chǔ)上，對(duì)萬(wàn)向聯(lián)軸器活節(jié)法蘭A和扇形段短節(jié)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)。將萬(wàn)向聯(lián)軸器活節(jié)法蘭A和扇形段短節(jié)的純平面配合改為帶一定角度（10°）的平面配合，并適當(dāng)加長(zhǎng)配合面的長(zhǎng)度，使兩個(gè)接觸面配合后底部還存在一定的預(yù)留空間，如圖7所示。當(dāng)萬(wàn)向聯(lián)軸器活節(jié)法蘭A和扇形段短節(jié)連接處牙口在正常工況下產(chǎn)生磨損時(shí)，只需將接手螺栓緊固消除牙口處的縫隙即可，通過該結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)徹底解決了由于接手螺栓松動(dòng)造成的引錠桿下沉問題。

圖5 橡膠防護(hù)套

圖6 扇形段驅(qū)動(dòng)側(cè)法蘭與聯(lián)軸器法蘭連接處

圖7 改造后的實(shí)物圖

3 優(yōu)化改進(jìn)效果分析

表1為近兩年更換萬(wàn)向聯(lián)軸器的數(shù)量。由表1可見，通過對(duì)扇形段拉矯機(jī)萬(wàn)向聯(lián)軸器優(yōu)化改進(jìn)，更換扇形段時(shí)更換拉矯機(jī)萬(wàn)向聯(lián)軸器的比例由2012年的54%降至2013年的15%，更換接手螺栓比例由2012年的57%降至18%，極大地降低了萬(wàn)向聯(lián)軸器的修復(fù)費(fèi)用和材料費(fèi)用，同時(shí)降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了檢修時(shí)間。

表1 近兩年更換萬(wàn)向聯(lián)軸器數(shù)量

4 結(jié)論

針對(duì)連鑄機(jī)SWC型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器常見故障，對(duì)其進(jìn)行了一系列的優(yōu)化改進(jìn)，解決了SWC型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸伸縮處銹死和萬(wàn)向聯(lián)軸器活節(jié)法蘭與扇形段短節(jié)接手螺栓易松動(dòng)的問題，同時(shí)解決了十字軸軸承失效引起的萬(wàn)向聯(lián)軸器壽命縮短問題，從而提高了萬(wàn)向聯(lián)軸器的在線使用時(shí)間，減少了備件材料費(fèi)用，該優(yōu)化改進(jìn)可供其他連鑄機(jī)借鑒。

［1］ 陳天宇.萬(wàn)向十字軸式聯(lián)軸器選型分析［J］.天津冶金，2007（4）：44－45.