輥道軸頭斷裂后的鑲軸修復(fù)實(shí)踐

李林，賀平輝，程啟濤，楊文清

（1.寶鋼集團(tuán)八鋼公司設(shè)備工程部；2.新疆八一鋼鐵股份有限公司）

輥道軸頭斷裂后的鑲軸修復(fù)實(shí)踐

李林1，賀平輝1，程啟濤1，楊文清2

（1.寶鋼集團(tuán)八鋼公司設(shè)備工程部；2.新疆八一鋼鐵股份有限公司）

文章針對(duì)冶金行業(yè)板帶輸送輥道輥?zhàn)虞S頭斷裂后直接報(bào)廢輥?zhàn)訂?wèn)題，提出可以進(jìn)行鑲軸修復(fù)再使用。并理論計(jì)算分析了鑲軸修復(fù)的技術(shù)可行性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際給出了具體的鑲軸修復(fù)工藝，鑲軸修復(fù)使用為企業(yè)創(chuàng)造了效益。

輥道；軸頭斷裂；鑲套修復(fù)；強(qiáng)度校核

1　前言

冶金行業(yè)的鋼坯或帶鋼（簡(jiǎn)稱(chēng)板帶）在生產(chǎn)過(guò)程中的移動(dòng)主要靠輥道進(jìn)行運(yùn)送，這些輥道由若干輥?zhàn)咏M成。輥?zhàn)臃譃閷?shí)心輥和空心輥，針對(duì)價(jià)格較高的實(shí)心輥失效后的修復(fù)進(jìn)行研究。

實(shí)心輥本體的失效主要有輥面磨損、裂紋，軸頭磨損、斷裂，輥身斷裂等失效模式。實(shí)心輥軸頭斷裂之后，一般采用打坡口焊接或鑲軸頭兩種修復(fù)工藝。打坡口焊接因強(qiáng)度不夠，基本不采用；鑲軸頭工藝因工藝復(fù)雜，過(guò)盈量很難確定，修復(fù)后強(qiáng)度是否能保證等技術(shù)難題，現(xiàn)場(chǎng)也很少采用。現(xiàn)場(chǎng)通常將軸頭斷裂的輥?zhàn)幼鰣?bào)廢處理，而一根實(shí)心輥輥?zhàn)颖倔w的價(jià)格在6～8萬(wàn)元，若能修復(fù)再使用，將大大延長(zhǎng)輥?zhàn)訅勖档洼佔(zhàn)酉某杀尽?/p>

為降低生產(chǎn)成本以八鋼1750熱軋廠粗軋機(jī)前后的實(shí)心輥道為例，研究軸頭斷裂輥?zhàn)拥蔫傒S修復(fù)技術(shù)及工藝。

2　鑲軸修復(fù)技術(shù)參數(shù)計(jì)算

八鋼1750熱軋廠粗軋機(jī)前后的實(shí)心輥道輥?zhàn)硬捎?5#～45#鋼鍛件制作，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后硬度為HB189～210。

1750熱軋粗軋輥道輥?zhàn)与姍C(jī)傳動(dòng)力矩為902.6Nm。考慮到熱膨脹系數(shù)相近，用于鑲軸修復(fù)的新軸頭選取45#鋼鍛件，調(diào)質(zhì)處理后硬度為HB189～210，裝配的接觸長(zhǎng)度為70mm，直徑為Φ90mm，取倒角R=10mm。輥身軸頭斷裂殘根切除并在軸承軸徑檔（Φ180mm）處打孔，用于插裝新軸頭，選用公差為，采用熱裝裝配，冷卻后上車(chē)床加工至圖紙尺寸。

2.1基本參數(shù)

電機(jī)：轉(zhuǎn)數(shù)n=292r/min，功率P=27.6kW，力矩T=902.6Nm

鑲軸：公差取H7

X6

，基孔90+0350、軸90+200

+178，接觸長(zhǎng)度Lf=70mm。

最大過(guò)盈量：0.200-0=0.200mm。

最小過(guò)盈量：0.178-0.035=0.143mm。

熱裝時(shí)升溫溫度：△T=△d α1d （1）

式中：△d——鑲軸的熱膨脹量，取0.200mm（即最大過(guò)盈量）；d——直徑，取90mm；α1——鑲軸的材料線(xiàn)膨脹系數(shù)，11×10-6/℃：

2.2過(guò)盈配合鑲軸修復(fù)的過(guò)盈量計(jì)算

2.2.1傳遞載荷所需的最小過(guò)盈量計(jì)算eamin——包容件傳遞載荷所需最小直徑變化量；eimin——被包容件傳遞載荷所需最小直徑變化量。

傳遞載荷所需的最小結(jié)合壓強(qiáng)

已知：電機(jī)力矩T=902.6Nm，鑲軸的直徑df=90mm、接觸長(zhǎng)度Lf=70mm，取摩擦系數(shù)μ=0.14，彈性模量E=2×105MPa。 0=0.5，取泊松比υa=0.3，帶入式（5）：Ca=1.967

計(jì)算所得Pfmin=7.238N/mm2，Ca=1.967，鑲軸的直徑df=90mm，取彈性模量Ea=2×105MPa。

包容件直徑比qa=df

da =90

18

被包容件是實(shí)心件，其直徑比qi=0，取泊松比

計(jì)算所得Pfmin=7.238N/mm2，Ci=0.7，鑲軸的直徑df=90mm，取彈性模量Ei=2×105MPa

2.2.2不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大有效過(guò)盈量eamax——包容件傳遞載荷所需最大直徑變化量；eimax——被包容件傳遞載荷所需最大直徑變化量。

包容件不產(chǎn)生塑性變形所允許最大結(jié)合壓強(qiáng)Pfamax=aσsa（11）

被包容件不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大結(jié)合壓強(qiáng)Pfimax=cσsi（12）

屈服極限σsi=450MPa，則，Pfimax=225MPa

因此，比較計(jì)算所得的 Pfamax=187.2MPa與Pfimax=225MPa，不產(chǎn)生塑性變形，所允許的最大結(jié)合壓強(qiáng)Pfmax只能取187.2MPa。

將Pfmax=187.2MPa，df=90mm，Ca=1.967，彈性模量Ea=2×105MPa，帶入式（9），得：eamax=0.1657mm

將Pfmax=187.2MPa，df=90mm，Ci=0.7，彈性模量Ei=2×105MPa，帶入式（10），得：eimax=0.059mm

則δemax=eamax+eimax=0.1657+0.059=0.2247mm最后得到過(guò)盈量為：δ=0.00868～0.2247mm因此，所選用的過(guò)盈量0.143～0.200mm滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

2.3危險(xiǎn)截面抗扭強(qiáng)度校核

圖1　軸頭安裝示意圖

（1）如圖1所示，危險(xiǎn)截面Ⅰ：Φ=90mm的軸頭根部，許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力τp=35～55MPa。

按被包容件扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度軸徑計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算，

已知

計(jì)算

而鑲軸軸頭直徑為90mm，遠(yuǎn)大于51mm。因此，軸徑滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

（2）危險(xiǎn)截面Ⅱ?yàn)橥鈴?d=180mm、內(nèi)徑d1=90mm，包容件的內(nèi)孔根部許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力τp=25～45MPa。

按包容件扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度軸徑計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算，

而包容件外徑為180mm，遠(yuǎn)大于58mm，因此，包容件軸徑d、d1滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

2.4疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核

則，Sτ=15

許用安全系數(shù)一般選用：Sp=1.3～3，危險(xiǎn)截面疲勞安全系數(shù)Sτ≥Sp，因此，選用的圓角r符合強(qiáng)度要求。

經(jīng)過(guò)以上計(jì)算與校核，鑲軸修復(fù)完全可行，且過(guò)盈配合參數(shù)選擇合理。

3　鑲軸修復(fù)施工工藝

（1）拆除輥?zhàn)咏邮?、軸承座、軸承等附件，并清洗輥?zhàn)印?/p>

（2）輥?zhàn)由螩6100車(chē)床搭中心架校調(diào)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，對(duì)軸頭斷裂面進(jìn)行機(jī)加工，同時(shí)車(chē)削需鑲軸的內(nèi)孔，保證內(nèi)角R和表面精度△1.6。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，加工鑲配的軸頭毛坯。

（4）加熱輥道，溫度為250℃，把軸頭毛坯套入輥道內(nèi)孔，自然冷卻。

（5）輥?zhàn)釉俅紊螩6100車(chē)床搭中心架校調(diào)，加工中心孔，頂上中心尾架，根據(jù)圖紙要求加工軸頭，恢復(fù)至圖紙尺寸。

4　結(jié)論

該修復(fù)工藝在八鋼公司1750熱軋廠粗軋輥道上進(jìn)行了實(shí)踐，鑲軸修復(fù)的輥?zhàn)釉跈C(jī)使用已一年多，效果良好。

采用該修復(fù)工藝可節(jié)約輥?zhàn)酉?萬(wàn)元/根，1750熱軋已修復(fù)軸頭斷裂輥5根，可降低生產(chǎn)成本30萬(wàn)元。

[1]屈國(guó)華,康介鐸,黃文燦,何元庚.機(jī)械原理與機(jī)械零件.北京：高等教育出版社,1996.

[2]機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械工程手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997.

[3]趙周禮.引進(jìn)設(shè)備機(jī)械維修手冊(cè).1985.

Practice of Repair Roller Broken Head with Insert Shaft

LI Lin1，HE Ping-hui1，CHENGQi-tao1，YANGWei-qing2
（1.Equipment EngineeringDepartment,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group；2.XinjiangBayi Iron&Steel Co.,Ltd.）

Roller broken head always was discarded in steel plant.This paper proposes that roller broken head can be repaired with insert shaft.This paper calculates the parameters and checks the strength of repairing roller broken head with insert shaft.there is a technologyofrepairingroller broken head with insert shaft,In the end,the outcome and benefit are expressed in steel mill.

roller；broken head；repair with insert shaft；check strength

TG333.17

B

1672—4224（2016）02—0043—03

聯(lián)系人：李林，男，42歲，研究生，高級(jí)工程師，烏魯木齊（830022）寶鋼集團(tuán)八鋼公司設(shè)備工程部

E-mail:049270@baosteel.com.