提高軋機(jī)傳動(dòng)軸運(yùn)行穩(wěn)定性改造

摘 要：通過(guò)對(duì)軋機(jī)傳動(dòng)軸和軋輥的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部改進(jìn)，提高傳動(dòng)軸聯(lián)接套的使用壽命，改善設(shè)備工況，提高生產(chǎn)軋制板板質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：傳動(dòng)軸；穩(wěn)定；改造

引言

華南某鋼鐵廠熱軋1450生產(chǎn)線粗軋機(jī)傳動(dòng)軸軋輥聯(lián)接套使用壽命短，在使用過(guò)程中，由于軋輥聯(lián)接軸內(nèi)孔磨損快，聯(lián)接套與軋輥配合間隙變大，導(dǎo)致粗軋機(jī)傳動(dòng)軸產(chǎn)生晃動(dòng)，存在嚴(yán)重的設(shè)備隱患，對(duì)軋制板形造成了嚴(yán)重影響。經(jīng)過(guò)和專(zhuān)業(yè)制造廠家溝通，傳動(dòng)軸聯(lián)接套材料已進(jìn)行了大幅改進(jìn)，但使用效果仍不理想，需從現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以提高聯(lián)接套使用壽命，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

1 傳動(dòng)軸晃動(dòng)原因分析

軋機(jī)傳動(dòng)軸布置簡(jiǎn)圖如圖1，傳動(dòng)軸萬(wàn)向關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)直徑1080mm，軸直徑720mm，整軸裝配長(zhǎng)度10930mm，重量超過(guò)50噸，傳動(dòng)軸兩端分別以電機(jī)和軋輥為固定支撐點(diǎn)，傳動(dòng)軸大部分重量由中部平衡液壓機(jī)構(gòu)支撐，抵消傳動(dòng)軸產(chǎn)生的自重，軋輥扁頭直接插入傳動(dòng)軸聯(lián)接套，保證生產(chǎn)過(guò)程快速軋輥要求。生產(chǎn)過(guò)程中，聯(lián)接套內(nèi)孔和工作輥扁頭都會(huì)產(chǎn)生磨損，兩者配合間隙變大后，傳動(dòng)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)中聯(lián)接套自身產(chǎn)生晃動(dòng)，萬(wàn)向關(guān)節(jié)及傳動(dòng)軸隨之晃動(dòng)，由于傳動(dòng)軸質(zhì)量大，傳動(dòng)軸晃動(dòng)產(chǎn)生的徑向力會(huì)非常大，直接加劇聯(lián)接套磨損，導(dǎo)致設(shè)備工況惡化，萬(wàn)向關(guān)節(jié)壽命降低，各部緊固螺栓斷裂，聯(lián)接套內(nèi)孔圓角部位產(chǎn)生裂紋，甚至導(dǎo)致聯(lián)接套破裂損壞。

2 改進(jìn)方案

如圖2：在工作輥扁頭端面安裝一個(gè)定位環(huán)，該定位環(huán)與聯(lián)接套Φ520內(nèi)孔形成新的配合面。定位環(huán)磨損達(dá)到一定量后，可快速更換定位環(huán)，保證兩者在合理的配合間隙內(nèi)。

3 方案論證

（1）由于生產(chǎn)過(guò)程中上下軋輥輥縫會(huì)改變，上軋輥上下運(yùn)動(dòng)，上傳動(dòng)軸擺角隨之改變，聯(lián)接套相對(duì)于上軋輥會(huì)發(fā)生相對(duì)軸向移動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)需保證新裝定位環(huán)與關(guān)節(jié)端面空間充足，防止新裝定位環(huán)頂對(duì)關(guān)節(jié)端面，損壞設(shè)備。軋機(jī)上傳動(dòng)軸最大擺角為4.429°，下軋輥處于最高位置，下傳動(dòng)軸最大擺角為3.535°。此時(shí)軋制中心線距扁頭套內(nèi)孔端面尺寸為2850mm。設(shè)計(jì)上下傳動(dòng)軸都在最大擺角狀態(tài)下新裝定位環(huán)端面與聯(lián)接套距關(guān)節(jié)端面安全距離為35mm，新裝定位環(huán)與Φ520聯(lián)接套內(nèi)孔接觸長(zhǎng)度為65mm。經(jīng)過(guò)精確軟件模擬計(jì)算，上軋輥在不同高度位置時(shí)，定位環(huán)端面與聯(lián)接套內(nèi)壁至少有約13.69mm安全間隙，用于補(bǔ)償電機(jī)軸及軋輥之間竄動(dòng)。安裝的定位環(huán)起到有效定位長(zhǎng)度范圍為65～86.303。下軋輥在不同位置高度時(shí)，定位環(huán)端面與聯(lián)接套內(nèi)壁有34.7～35mm安全間隙，用于補(bǔ)償電機(jī)軸及軋輥之間竄動(dòng)。定位環(huán)起到有效定位長(zhǎng)度范圍為61.705～65。此處計(jì)算的為極限尺寸，實(shí)際工作過(guò)程中，上下工作輥都不處于極限位置，所有設(shè)備完全是在安全的尺寸范圍內(nèi)運(yùn)行。

（2）安裝有定位環(huán)的軋輥在下線進(jìn)行磨削時(shí)，磨床定位頂頭可通過(guò)新定位套的內(nèi)孔頂入軋輥扁頭端面的定位孔，軋輥軸線未發(fā)生變動(dòng)，不會(huì)影響軋輥磨削精度。

（3）定位環(huán)由6個(gè)M42，12.9級(jí)高強(qiáng)度內(nèi)六角螺栓把合緊固，由于扁頭套與定位環(huán)之間不傳遞扭力，僅存在傳動(dòng)軸晃動(dòng)產(chǎn)生的徑向力，螺栓強(qiáng)度足夠。

（4）更換新的定位環(huán)，只需拆解6個(gè)把合螺栓，更換步驟簡(jiǎn)單。軋輥換輥周期為約為2天，更換頻繁，可及時(shí)下線檢查各把合件有無(wú)斷裂，更換磨損的定位環(huán)等。

（5）聯(lián)接套Φ520內(nèi)孔深度為110mm，即為壁厚最大位置，設(shè)備結(jié)構(gòu)最強(qiáng)。該部位為整體圓孔面，無(wú)易集中應(yīng)力的邊、角部位，定位環(huán)與該孔位配合，不會(huì)導(dǎo)致該孔們產(chǎn)生裂紋，損壞設(shè)備。

4 設(shè)備改造

改造后的軋輥如下圖4，增加的定位環(huán)嵌入軋輥扁頭端面深度10mm，可有效防止定位環(huán)因緊固螺絲松動(dòng)發(fā)生移位，新定位環(huán)Φ300的內(nèi)孔可有效減輕定位環(huán)重量，便于安裝。

定位環(huán)結(jié)構(gòu)如下圖：

定位環(huán)質(zhì)量約為127.6KG，2個(gè)27的直通螺孔有利于定位環(huán)的裝配及拆卸，10×30°外端面倒角有利于換輥時(shí)定位環(huán)順利裝進(jìn)入工扁頭套內(nèi)孔，3×45°內(nèi)端面倒角有利于定位環(huán)裝配入工作輥扁頭端面止口中。

軋輥改造流程：

如圖5。

步驟一：

在工作輥扁頭端面車(chē)削加工一個(gè)Φ520×Φ320的環(huán)形沉槽，沉槽深度為10mm。

步驟二：

在沉槽內(nèi)均勻鉆6個(gè)M42的螺紋孔，孔深60軋輥改造步驟簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，周期短改造后增加安裝定位環(huán)的工作輥?zhàn)尤鐖D6。

5 改造效果

聯(lián)接套相同磨損情況下、改造后的傳動(dòng)軸平衡壓力波動(dòng)范圍降低約0.8MPa，傳動(dòng)軸運(yùn)行穩(wěn)定。

聯(lián)接套磨損變慢，使用壽命得到較大增加，維修費(fèi)用降低。

傳動(dòng)軸工況改善，有利于生產(chǎn)產(chǎn)生質(zhì)量穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]王梓卉敏，汪曦，白榮佼，等.基于Solidworks的軋輥和聯(lián)接筒斷裂事故的失效分析[J].冶金設(shè)備，2016（S1）.

作者簡(jiǎn)介：劉福勝（1987，05-），男，本科，重慶墊江人，現(xiàn)工作于廣西柳州鋼鐵集團(tuán)公司熱軋廠，主要從事冶金機(jī)械設(shè)備管理與維護(hù)方面的工作。