軋機(jī)竄輥耦合系統(tǒng)潤滑缺陷分析及改進(jìn)

王樹友　尚玉青　劉振杰

摘 要：本文主要介紹2180冷軋軋機(jī)竄輥耦合系統(tǒng)潤滑的組成，結(jié)合現(xiàn)場竄輥耦合潤滑系統(tǒng)常見的故障以及潤滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷等問題進(jìn)行了分析；提出結(jié)構(gòu)修改、新型密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等相應(yīng)的措施。很好的解決了現(xiàn)場的竄輥耦合系統(tǒng)的潤滑缺陷，保證竄輥耦合系統(tǒng)潤滑的效果和竄輥耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：軋機(jī)；彎輥系統(tǒng)；功能；故障；措施

邯寶冷軋廠2180mm酸洗機(jī)組采用五機(jī)架六輥中間輥CVC軋機(jī)， CVC中間輥竄輥軸向竄動(dòng)行程達(dá)±285mm，中間輥輥面加工成S形瓶裝結(jié)構(gòu)，兩輥大小頭在軋機(jī)上互成180°方向配置，可以實(shí)現(xiàn)軸向相反方向移動(dòng)，因而軸向移動(dòng)距離可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變化，從而實(shí)現(xiàn)輥縫連續(xù)凸度調(diào)整控制的目的。中間輥竄輥裝置安裝在傳動(dòng)側(cè)中間輥彎輥塊上，由竄輥驅(qū)動(dòng)裝置和竄輥耦合裝置兩部分組成。竄輥耦合裝置通過一個(gè)三位液壓缸實(shí)現(xiàn)與中間輥的快速連接和斷開，竄輥耦合裝置連接于竄輥的驅(qū)動(dòng)裝置，竄輥驅(qū)動(dòng)裝置是通過兩個(gè)內(nèi)置位置編碼器的液壓缸實(shí)現(xiàn)中間輥的軸向竄動(dòng)。竄輥耦合裝置采用的是稀油潤滑，軸承為止推軸承，承受軋制過程中的軸向力。

本文將針對(duì)本廠竄輥耦合裝置潤滑系統(tǒng)常見的故障，從其結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行分析研究，并提出相應(yīng)的措施。

1 竄輥耦合裝置及潤滑系統(tǒng)

竄輥耦合裝置主要由三位油缸及其導(dǎo)桿部分、勾板、緩沖套、連接套筒、連接定位環(huán)部分、止推軸承座部分等組成，見圖1所示。

竄輥耦合裝置是由一個(gè)三位液壓缸帶動(dòng)連接塊軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)竄輥的換輥位（釋放位）、連接位（非軋制位）、軋制位。竄輥系統(tǒng)中間耦合裝置，連接中間輥和竄輥裝置并實(shí)現(xiàn)中間輥的軸向運(yùn)動(dòng)，在需要換輥時(shí)，連接裝置打開，從而可以將中間輥抽出，實(shí)現(xiàn)中間輥與竄輥裝置的快速斷開與連接。

其中止推軸承為雙列圓錐止推軸承，潤滑方式為稀油潤滑循環(huán)，安裝在軋機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)，集成在CVC竄輥裝置中?？筛Z輥裝置軸向竄動(dòng)，也可隨彎輥塊上下運(yùn)動(dòng)。該軸承承載中間輥所受到的全部軸向載荷。竄輥耦合裝置止推軸承潤滑系統(tǒng)由一個(gè)進(jìn)油管、兩個(gè)回油管、四個(gè)唇形密封以及七個(gè)O型密封圈組成，見圖2所示。

2 軋機(jī)竄輥耦合系統(tǒng)潤滑缺陷分析及措施

軋機(jī)中間CVC竄輥?zhàn)鳛槔滠埌逍涂刂频暮诵牟考潜ＷC冷軋板型的關(guān)鍵部件之一。中間輥能否在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)軸向無極的連續(xù)凸度控制關(guān)鍵在于竄輥耦合裝置能否正常的工作，軋機(jī)竄輥耦合裝置在使用過程中，止推軸承的使用壽命一般在10個(gè)月左右，軸承會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕、剝落，甚至抱死的事故發(fā)生。竄輥耦合裝置止推軸承抱死將引起機(jī)架的堆鋼斷帶，嚴(yán)重影響的生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)竄輥耦合裝置在使用過程中出現(xiàn)的問題，我們進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進(jìn)。

2.1 竄輥耦合裝置止推軸承內(nèi)套結(jié)構(gòu)缺陷分析及措施

在投產(chǎn)初期第一次出現(xiàn)支腿軸承抱死事故，現(xiàn)場人員對(duì)竄輥耦合裝置進(jìn)行了解體檢查發(fā)現(xiàn)止推軸承的定位內(nèi)套設(shè)計(jì)存在很大的缺陷，導(dǎo)致密封效果不佳，軸承座進(jìn)水使軸承潤滑不良而導(dǎo)致止推軸承抱死。止推軸承座局部放大圖見圖3包括軸承座、止推軸承兩套、內(nèi)套1、內(nèi)套2、內(nèi)套3、油封兩對(duì)、及O型圈7個(gè)及壓蓋等。根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，所選止推軸承的內(nèi)圈厚度為62，而實(shí)際所用軸承的內(nèi)圈厚度為68，因此，在圖3所圈出的位置，內(nèi)套1與內(nèi)套2，內(nèi)套1與內(nèi)套3將存在干涉，不能裝配到位。

針對(duì)內(nèi)套的設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致密封效果不好的問題，現(xiàn)場采取的解決方案為（如圖4）：在干涉的部位，將內(nèi)套2、內(nèi)套3去掉6mm，使之能夠裝配到位， 為達(dá)到各零部件裝配到位， 同時(shí)能將O型圈壓緊，保證密封效果，對(duì)內(nèi)套1、2、3進(jìn)行相應(yīng)的修改：將內(nèi)套1裝軸承處軸肩尺寸加長，從66.4mm改為72.4mm，螺紋段從60mm縮為54mm，其他結(jié)構(gòu)不變，尺寸鏈上各尺寸相應(yīng)做出更改；內(nèi)套2將螺紋段從60mm縮短為54mm，整體縮短6mm，其他尺寸做相應(yīng)改變；內(nèi)套3將伸出段從32.5mm縮短為26.5mm，整體縮短6mm，其他尺寸做相應(yīng)改變。

通過上述措施的實(shí)施，不僅保證了竄輥耦合裝置止推軸承的密封效果同時(shí)保證了裝配精度。

2.2 竄輥耦唇形密封結(jié)構(gòu)缺陷分析及改進(jìn)

圖3所示，由于推力調(diào)心滾子軸承存在0～2°的調(diào)心角，所以耦合內(nèi)套與軸承座之間有0～2°偏心角，通過相似三角形計(jì)算出耦合內(nèi)套的最大擺動(dòng)距離為11.63mm，那么在軋制過程中由于軸向11.63mm的擺動(dòng)將造成骨架密封下半部分被擠壓損壞而上半部分存在間隙；同時(shí)推力調(diào)心滾子軸承與軸承座之間存在1mm的間隙，相當(dāng)于中間輥與耦合內(nèi)套最大可以偏移理論中心線2mm，進(jìn)一步損壞骨架密封。

上述結(jié)構(gòu)存在的缺陷是導(dǎo)致兩組唇形密封壽命較短的主要原因，唇形密封的損壞將導(dǎo)致乳化液進(jìn)入潤滑系統(tǒng)和大量潤滑油的泄露，竄輥潤滑系統(tǒng)在嚴(yán)重的時(shí)候系統(tǒng)的壓力不足0.5bar，而正常值為2.0bar，潤滑油被乳化，導(dǎo)致止推軸承潤滑不良使用壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)抱死。

圖3所示兩組背靠背安裝唇形密封，由于部件的空間所致，在安裝的過程中只能涂部分潤滑油，且潤滑油沒有辦法及時(shí)補(bǔ)充，在使用過程中容易出現(xiàn)唇口處高溫碳化現(xiàn)象的發(fā)生，該缺陷是唇形油封使用壽命較短的另一個(gè)原因。

針對(duì)上述結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致的竄輥唇形密封壽命較短的問題，設(shè)計(jì)了一種新型的竄輥密封結(jié)構(gòu)同時(shí)對(duì)唇形密封唇口處制訂了周期的補(bǔ)油計(jì)劃。新設(shè)計(jì)的CVC竄輥耦合機(jī)構(gòu)密封裝置示意圖見圖5。

圖5標(biāo)記為：止推軸承1、軸承座2、壓蓋3、耦合內(nèi)套4、透蓋5、輥側(cè)內(nèi)套6、密封套7、左補(bǔ)償密封套8和右補(bǔ)償密封套9、彈簧座孔10、彈簧11。

新型左、右補(bǔ)償密封套構(gòu)成靜環(huán)，密封套構(gòu)成動(dòng)環(huán)，可隨著輥側(cè)內(nèi)套旋轉(zhuǎn)；安裝于透蓋圓環(huán)內(nèi)圓周的多個(gè)彈簧構(gòu)成彈簧組提供預(yù)緊力，在彈簧組預(yù)緊力的作用下使靜環(huán)左、右補(bǔ)償密封套的弧形環(huán)壁內(nèi)壁緊緊貼在動(dòng)環(huán)密封套外圓周面從而形成主密封面。

動(dòng)環(huán)密封套密封槽內(nèi)安裝著O型圈套于輥側(cè)內(nèi)套，兩者之間形成良好的密封面。靜環(huán)左、右補(bǔ)償密封套密封槽內(nèi)的與透蓋、密封壓蓋之間形成側(cè)面密封面。上述密封面形成CVC竄輥耦合機(jī)構(gòu)密封裝置的密封功能。

2.3 竄輥耦合潤滑零部件設(shè)計(jì)缺陷及改進(jìn)

原設(shè)計(jì)中進(jìn)油口對(duì)絲的通徑只有6mm，在使用過程中容易出現(xiàn)膠管脫落導(dǎo)致進(jìn)油管被堵塞，引起竄輥耦合系統(tǒng)潤滑不良。目前機(jī)架的上下中間輥稀油潤滑共用一個(gè)測壓點(diǎn)，這樣如果其中一個(gè)進(jìn)油發(fā)生堵塞，從壓力上并不能得到反應(yīng)，不能及時(shí)判斷潤滑情況。竄輥耦合裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中由于止推軸承偏心角和軋輥輥徑變化的作用下，導(dǎo)致固定壓緊唇口密封的壓蓋與內(nèi)套之間存在不同程度的機(jī)械磨損磨損之后毛刺將唇形密封損壞。

針對(duì)上述問題，現(xiàn)場將進(jìn)油口的對(duì)絲通徑增大改為8mm，保證了進(jìn)油管的通透性；同時(shí)對(duì)將原設(shè)計(jì)中中間輥的上下兩路的測溫點(diǎn)和測壓點(diǎn)分開，使每一油路都能得到監(jiān)控，并將壓力設(shè)定一高限報(bào)警值，壓力過高說明油管堵塞，這時(shí)進(jìn)行報(bào)警保護(hù)；定期拆檢進(jìn)油管和回油管，對(duì)異物進(jìn)行清理（尤其出現(xiàn)竄輥燒軸承時(shí)）；對(duì)唇形密封的透蓋局部尺寸進(jìn)行了修改將原來透蓋的直徑尺寸增加4mm，可確保在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中該罩不會(huì)與中間輥臺(tái)肩和耦合裝置的襯套發(fā)生接觸。

3 結(jié)語

冷軋竄輥耦合裝置設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)緊湊，制造的精度高，耦合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，能夠通過其耦合裝置的三個(gè)位置快速的實(shí)現(xiàn)換輥，同時(shí)止推軸承的設(shè)計(jì)很有效的承受了中間輥在軋制過程中的軸向力。本文針對(duì)竄輥耦合裝置潤滑系統(tǒng)中部分元件的設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的潤滑不良問題，進(jìn)行了分析，并提出了可行的解決方案，設(shè)計(jì)了新型的密封結(jié)構(gòu)，保證了潤滑系統(tǒng)的潤滑效果，延長了軸承的使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1] 顧云舟，等.寶鋼2030冷連軋機(jī)組1#～4#機(jī)架彎輥力的自動(dòng)設(shè)定.遼寧：冶金設(shè)備，2000.

[2] 劉振杰，等.2180冷軋軋機(jī)竄輥故障分析及措施.河北：河北冶金設(shè)備交流年會(huì)，2013.

[3] SMS技術(shù)附件.

作者簡介：王樹友（1978-），男，畢業(yè)于燕山大學(xué)，本科，工程師。