八鋼熱軋粗軋機主傳動裝置問題分析及措施

張新順

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

八鋼熱軋粗軋機主傳動裝置問題分析及措施

張新順

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

對八鋼公司1750熱軋薄板生產(chǎn)線粗軋機主傳動裝置在生產(chǎn)運行過程中，出現(xiàn)的主電機轉(zhuǎn)子軸向竄動、主電機推力瓦異常磨損、主接軸平衡軸承使用壽命短等一系列問題進行了分析，找到了關(guān)鍵控制點，并制定了措施，為設(shè)備的穩(wěn)定運行及使用壽命的延長奠定了基礎(chǔ)。

主傳動裝置；平衡軸承；推力瓦；扁頭套；過平衡；軸向位移

1 前言

八鋼1750熱軋粗軋機其主傳動裝置用于向粗軋機提供軋制力矩，最大軋制力矩達(dá)40000Nm。熱軋粗軋機主傳動裝置在生產(chǎn)運行過程中，主電機轉(zhuǎn)子軸向竄動、主電機推力瓦異常磨損、主接軸平衡軸承使用壽命短等問題時有發(fā)生，影響到設(shè)備的穩(wěn)定運行及生產(chǎn)的順行。為此，對熱軋粗軋機主動傳置出現(xiàn)的問題進行了分析，制定了應(yīng)對措施。

2 設(shè)備組成及結(jié)構(gòu)特點

主傳動布置為上下布置分別驅(qū)動，其中上電機在前，下電機在后。下電機設(shè)有中間軸，主傳動軸平衡采用液壓平衡。

主傳動系采用兩根十字型萬向主傳動軸分別直接傳動上下工作輥。主傳動軸、連接法蘭、扁頭套采用合金鋼，襯板為耐磨材料。

主傳動軸平衡裝置采用柱塞液壓缸單點平衡，每個柱塞缸通過一連桿機構(gòu)實現(xiàn)對接軸的平衡。與接軸連接用剖分式圓柱滾子軸承，共兩件（上下接軸各一件）。連桿機構(gòu)為框架式焊接結(jié)構(gòu)，包括兩個柱塞缸、支座、連桿和附件等。

主傳動中設(shè)有準(zhǔn)確停車裝置，保證扁套停在正確的換輥位置。包括接近開關(guān)、支撐架等。

主傳動電機（2臺）參數(shù)：額定功率為AC 7500 kW；轉(zhuǎn)速為40/85 r/min；過載系數(shù)為2.5。

十字型萬向傳動軸：輥端萬向節(jié)型式為SWZ型十字萬向節(jié)；數(shù)量2根；重量為50.5t/根。

主傳動軸平衡缸：工作壓力為16.0 MPa；主傳動軸平衡缸型式為柱塞式；液壓缸桿徑φ200mm（下）/φ300mm（上）。

3 使用過程中存在的問題

3.1 主電機轉(zhuǎn)子軸向竄動

在軋制過程中主電機轉(zhuǎn)子存在與接軸轉(zhuǎn)動頻率一致的周期性的往復(fù)竄動，竄動量約1～3mm。

3.2 電機推力瓦異常磨損

由于主電機轉(zhuǎn)子軸向竄動，導(dǎo)致電機推力瓦異常磨損，軸瓦磨損后的顆粒物又會污染軸瓦潤滑油造成軸瓦供油閥組堵塞。

3.3 剖分式圓柱輥子軸承使用壽命短

通過對接軸平衡點處的設(shè)備使用情況的記錄，發(fā)現(xiàn)該剖分軸承使用壽命只有7個月，而且每次的軸承損壞均伴隨著軸承內(nèi)外圈斷裂的現(xiàn)象。

3.4 接軸及其平衡支架晃動大

由于接軸及其平衡支架晃動大，導(dǎo)致平衡液壓缸柱塞上下位移波動大，造成桿密封磨損過快而造成泄漏。

4 原因分析

通過現(xiàn)場觀察，并結(jié)合接軸的結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)，分析認(rèn)為造成主電機轉(zhuǎn)子軸向竄動、主電機推力瓦異常磨損、接軸平衡軸承使用壽命短、接軸平衡液壓缸桿密封泄漏等一系列問題的主要原因是：接軸在使用過程中出現(xiàn)了軸向位移。

圖1 主傳動接軸的結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)簡圖

4.1 分析產(chǎn)生軸向位移的原因圖1為粗軋機下接軸靜止時的位置狀態(tài)。

A點為電機端萬向節(jié)鉸接點，該點不會延垂直方向移動，但有可能延水平方向移動；B點為輥端萬向節(jié)鉸接點，接軸在轉(zhuǎn)動過程中，該點在垂直方向會發(fā)生移動；D點為接軸平衡液壓缸支撐點，該點在垂直及水平方向均可能移動。在△ABC中，AB為斜邊（接軸兩萬向節(jié)中心距）長8992mm，此時垂直直角邊BC=629mm，水平直角邊AC=8970；DE與BC平行，DE=315mm。

連線為直角三角形，即AB2=BC2+AC2，因為斜邊AB的尺寸是固定不變的(接軸尺寸)，當(dāng)BC的尺寸發(fā)生變化（即延垂直方向移動），就會造成AC的尺寸發(fā)生變化（即延水平方向移動）。在生產(chǎn)狀態(tài)下，扁頭套與軋輥緊密貼合以及軋輥與帶鋼由于軋制力的作用也不會發(fā)生軸向竄動，因此只有電機端水平移動，亦即電機轉(zhuǎn)子發(fā)生水平移動。對應(yīng)到圖1即A點延水平方向移動。

假設(shè)接軸在運轉(zhuǎn)過程中，B點延垂直方向產(chǎn)生了10mm的位移量，即在△ABC中AB=8992mm(接軸固有尺寸不變)，BC=639mm（由629mm增大至639mm），則與靜態(tài)時比較減小約了0.8mm，即A點延水平方向向右移動了0.8mm。

由于接軸是回轉(zhuǎn)運動，實際B點也是回轉(zhuǎn)運動，B點在上位時BC增大、AC減小，A點向右移動；當(dāng)B點在下位時BC減小、AC增大，A點向左移動。因此，如果B點位置變化10mm，則A點會延水平方向產(chǎn)生±0.8mm的位移量，會反映到電機轉(zhuǎn)子的竄動量也是±0.8mm。

B點發(fā)生位移變化10mm時，D點位移變化情況：在水平方向因D點與A點同為接軸上的點，所以D點在水平方向也會移動約±0.8mm。

亦即當(dāng)BC變化10mm時，DE變化量為5mm。

4.2 B點位置發(fā)生變化后對相關(guān)設(shè)備的影響

（1）D點垂直方向的位移，造成接軸平衡液壓缸活塞桿上下往復(fù)移動，以及平衡液壓缸整體的晃動，容易造成液壓缸損壞，如桿密封漏油、液壓缸支座磨損加劇等。

（2）D點水平位置的位移，使接軸在運行中對平衡軸承產(chǎn)生很大的軸向力。由于該軸承為剖分式圓柱滾子軸承，軸向力只能靠內(nèi)外圈上的止口承受，在長期往復(fù)力的作用下，容易發(fā)生疲勞斷裂（每軋一塊鋼接軸轉(zhuǎn)動60圈，每轉(zhuǎn)動一圈接軸就會往復(fù)移動一次，每天約20000次，每年730萬次），造成平衡軸承損壞。

（3）A點水平移動，會帶動電機轉(zhuǎn)子軸向竄動，因電機推力瓦與止推盤間隙只有0.4mm，因此當(dāng)轉(zhuǎn)子軸向竄動量超過0.4mm就會就會加劇推力瓦的磨損甚至損壞推力瓦。

4.3 造成B點位移變化的原因

（1）輥端扁頭套間隙增大，萬向節(jié)自由度增大。

如圖2所示，扁頭套與扁頭配合長度尺寸為625mm，扁頭套端面至萬向節(jié)鉸接點（B點）的距離為1280mm?？梢杂嬎愠觯?dāng)接軸扁頭套與軋輥扁頭配合間隙達(dá)到5mm時，B點（萬向節(jié)鉸接點）在垂直方向變化10mm。

圖2 扁頭套示意圖

（2）接軸在使用過程中，萬向節(jié)十字包因磨損而逐漸產(chǎn)生間隙，該間隙的存在也會導(dǎo)致B點發(fā)生位移。

（3）接軸存在過平衡力。

計算下接軸平衡力：F=P·S=πr2·P

下接軸平衡缸柱塞直徑R為φ200mm，工作壓力P為16MPa，接軸重量約50.5t。

則平衡力為F=P·S=πr2·P=50.24t

從計算看，接軸平衡力與接軸重量基本一致，也就是說平衡力基本能滿足平衡接軸自重的要求。

但實際中，由于接軸一端與電機法蘭連接，另一端扁頭套由軋輥扁頭支撐，與電機端連接的法蘭和由軋輥支撐的扁頭套總重7t。因此在實際工作中，接軸存在大約7t的過平衡力。

由于扁頭套與軋輥扁頭存在間隙，以及萬向節(jié)十字包磨損后出現(xiàn)間隙，因此這7t的過平衡力就會造成接軸在十字包處發(fā)生彎折，也即在靜止?fàn)顟B(tài)下，B點會向上移動直至消除所有間隙。而在生產(chǎn)狀態(tài)時，接軸就會出現(xiàn)軸向晃動的現(xiàn)象，并且間隙越大晃動越大。這也正是主電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向竄動等系列問題的直接原因。

5 措施

要提高粗軋機主傳動設(shè)備的使用壽命，必須控制好B點的位移。這要從兩方面入手：一是控制萬向節(jié)扁頭套與軋輥扁頭的間隙；二是控制萬向節(jié)十字包的磨損。

具體措施：

（1）扁頭套襯板螺栓按照緊固力矩要求，使用液壓扭矩扳手緊固，使緊固力矩達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，避免因螺栓松動后加劇襯板的磨損，從而導(dǎo)致該間隙增大；

（2）每月檢測扁頭套尺寸，當(dāng)尺寸偏差達(dá)到1mm時必須更換襯板，或通過加墊調(diào)整，將扁頭套尺寸控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)；

（3）每周利用停機時間對接軸萬向節(jié)十字包軸承進行人工手動加油，保證潤滑；

（4）對十字包軸承使用極壓潤滑脂，提高油膜質(zhì)量，改善接軸潤滑；

（5）降低接軸平衡壓力。經(jīng)過計算，將接軸平衡壓力降低至14MPa即可。

6 結(jié)束語

針對熱軋粗軋機主傳動裝置在使用中存在的問題，加深了對設(shè)備在動態(tài)時的受力狀況及位置狀態(tài)的進行理論分析，查找了問題產(chǎn)生的原因，明確了關(guān)鍵控制點，并制定了相應(yīng)措施，保障了設(shè)備的穩(wěn)定運行并延長了設(shè)備使用壽命。

Analysis the Problems of Main Drive Device for Hot-rolled Roughing Mill in Bayi Steel&Its Improvement

ZHANGXin-shun
（XinjiangBayi Iron&Steel Co.,Ltd）

In this paper,a series problems ofmain drive device for Hot-rolled roughing mill ofBayi Steel during production process were analyzed,which the main motor rotor axial channeling,main motor thrust tile abnormal wear balance and short service life of main balance bearing.The key control points were found,and the measures were established, which laid the foundation for the stable operation ofthe equipment and the extension ofthe service life.

main transmission device;balance bearing;thrust tile;flat head;over-balanced;axial displacement

TG333.15

B

1672—4224（2016）04—0040—03

聯(lián)系人：張新順，男，大學(xué)本科，冶金機械高級工程師,烏魯木齊（830022）新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠

E-mail：zhangxs@bygt.com,cn