中厚板軋機多種輥端萬向節(jié)對比與分析

覃劍鋒，韓永強

（柳州鋼鐵股份有限公司中板廠，廣西 柳州 545001）

軋鋼機主傳動裝置的作用是將電動機的運動和力矩傳動給軋輥，在很多軋鋼機上，主傳動裝置由減速機、齒輪座、聯(lián)接軸和聯(lián)軸節(jié)等部件組成，某些板坯及板帶軋機，主傳動是由電動機直接傳動軋輥的。柳鋼中板廠軋機就是采用電動機直接帶動軋輥進行工作，自1998 年四輥生產(chǎn)線投產(chǎn)以來，隨著生產(chǎn)需求的不斷提高，輥端萬向節(jié)結(jié)構(gòu)形式也在不斷優(yōu)化和改進，按照萬向節(jié)結(jié)構(gòu)形式可分為滑塊式萬向節(jié)、分體軸承座式萬向節(jié)和整體軸承座式萬向節(jié)三種結(jié)構(gòu)形式，按端面法蘭連接形式可分為端面鍵和端面齒兩種結(jié)構(gòu)形式。

1 滑塊式輥端萬向節(jié)

結(jié)構(gòu)組成：輥端扁頭、銅滑塊、輥端叉頭、定位軸、銷軸、襯套組成，下圖圖1 為組裝好的一套滑塊式輥端萬向節(jié)。

結(jié)構(gòu)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便。萬向節(jié)使用過程中，有部分組件出現(xiàn)問題后，能夠自行拆卸，更換受損部件，有維修部門自己組裝，作為備件上線使用。而且能夠減少外委維修費用。

結(jié)構(gòu)缺點：

（1）該種形式萬向節(jié)屬于開式結(jié)構(gòu)，密封性較差，由于銅滑塊在運行期間需保持良好的潤滑狀況，才能保證萬向節(jié)的配合間隙保持在合理的范圍內(nèi)，然而在實際生產(chǎn)過程中，銅滑塊的加油周期不能得到保證，而且，加注的潤滑脂在反復(fù)旋轉(zhuǎn)過程中，很容易被甩出，造成銅滑塊不能得到有效地潤滑。

（2）銅滑塊本身的材質(zhì)及加工工藝要求較高，目前較多供貨商受設(shè)備或者技術(shù)的限制，加工精度很難達到設(shè)計要求，有些成分存在問題，有些加工工藝存在問題，有些熱處理工藝存在問題，加工出來的滑塊很難滿足生產(chǎn)需要，這樣就會對萬向節(jié)的使用帶來很大的影響。截止到目前，在生產(chǎn)過程中，銅滑塊的損壞形式有以下幾種情況。

①銅滑塊表面硬度不夠，磨損較快，短期內(nèi)磨損量超過2mm，在運轉(zhuǎn)過程中，扁頭和叉頭出現(xiàn)相對竄動，整根萬向接軸晃動較為明顯，對于主電機滑動軸承、接軸平衡裝置及工作輥裝置都會帶來不利的影響。②銅滑塊材質(zhì)成分不均勻或者輥端叉頭圓弧面磨損不均，造成銅滑塊在運轉(zhuǎn)過程中，出現(xiàn)受力不均的現(xiàn)象，在銅滑塊受力集中部位極易造成斷裂，斷裂嚴(yán)重時會造成整個萬向節(jié)脫出，造成較大設(shè)備事故，斷裂較輕時，造成生產(chǎn)意外終止，被迫停機檢修。下圖圖2 為銅滑塊斷裂1/3 時的圖片。

圖2 滑塊斷裂圖片

（3）該種結(jié)構(gòu)形式的輥端萬向節(jié)的輥端扁頭內(nèi)襯板接觸面容易磨損，磨損后進行焊接修復(fù)，焊接修復(fù)再上線后在圓弧角處很容易產(chǎn)生裂紋，造成設(shè)備隱患，隨著修復(fù)次數(shù)的增多，裂紋頻發(fā)的周期日益變短，裂紋一旦萌生后，隨著軋機的正反轉(zhuǎn)，裂紋在不斷的交變應(yīng)力的作用下極易擴展，即使能夠及時發(fā)現(xiàn)，進行更換，也會造成生產(chǎn)的中止，如何點檢不到位，未能及時發(fā)現(xiàn)裂紋的擴展，很有可能造成扁頭的崩裂現(xiàn)象（如下圖3 所示），給設(shè)備的正常運行帶來極為不利的影響。

圖3 輥端萬向節(jié)損壞圖片

圖4 改進后的軸承座

圖5 端面鍵C 型帶導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)的輥端萬向節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖6 端面齒內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

（4）滑塊式輥端萬向節(jié)優(yōu)點是拆裝方便，當(dāng)扁頭、滑塊或者叉頭等部件出現(xiàn)磨損或者損壞時，可以由自己廠內(nèi)維修人員自行拆卸，更換損壞的部件，降低維修費用，減少修復(fù)周期。

2 端面鍵C型不帶導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)的輥端萬向節(jié)

該種萬向節(jié)在十字包部位做了改進，采用整體式軸承座來替代滑塊式和分體式結(jié)構(gòu)形式，該種結(jié)構(gòu)形式取消了滑塊和分體式軸承座的緊固螺絲，減少了故障發(fā)生點。

該種萬向節(jié)在十字包和輥端扁頭采用分體式結(jié)構(gòu)，由端面齒的結(jié)構(gòu)形式進行連接，由于輥端扁頭發(fā)生故障率的幾率比較高，而且修復(fù)效果不是很理想，因此，我們可以直接將輥端扁頭進行報廢處理，購買新的扁頭備件，組裝后即可僅需上線使用，這樣大大降低了整體報廢的費用。

將剖分式軸承座改為整體式軸承座，避免因螺栓斷裂或松動造成的十字軸損壞。

3 端面鍵C型帶導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)的輥端萬向節(jié)

該種萬向節(jié)在輥端扁頭部位做了改進，在原來輥端萬向節(jié)的基礎(chǔ)上加長了扁頭的尺寸，在加長部位加裝了導(dǎo)向套部件。該導(dǎo)向套的加裝一方面固定了軋輥在輥端扁頭內(nèi)的竄動，另外一方面有效的減弱了扁頭圓弧角所承受的應(yīng)力，增大了有效承載面積，大大減弱了應(yīng)力集中的產(chǎn)生。

4 端面齒C型帶導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)的輥端萬向節(jié)

該種萬向節(jié)在輥端叉頭端面法蘭部位做了改進，將原有端面鍵的結(jié)構(gòu)形式替換成端面齒結(jié)構(gòu)形式。原有端面鍵結(jié)構(gòu)形式的輥端萬向節(jié)在拆裝時很有可能因為端面鍵的配合較緊或者端面鍵與鍵槽出現(xiàn)咬合現(xiàn)象造成端面鍵不易拆出，而且鍵槽在長期的交變載荷的作用下，鍵槽邊角容易產(chǎn)生裂紋，而且不易修復(fù)。此外，在安裝過程中鍵與鍵槽必須對應(yīng)一致，出現(xiàn)傾斜角時便不能裝進去，需調(diào)整好角度后方能安裝進去，增加檢修工時。而端面齒形式的輥端法蘭在安裝過程中則不需要擔(dān)心角度偏差問題，提高檢修效率，降低更換時間，而且，端面齒具有自動調(diào)整對中的優(yōu)點。此外，由于齒面連接的接觸面比端面鍵接觸面大，法蘭所能承受的載荷也比較大，而且在正反轉(zhuǎn)的過渡比較平穩(wěn)。

5 結(jié)論

柳鋼中板廠2800 四輥軋機自1998 年投產(chǎn)以來，一共使用了5 種不同結(jié)構(gòu)形式的輥端萬向節(jié)，綜合使用性能來說，端面齒輥端法蘭配有導(dǎo)向套的輥端扁頭的整體式萬向節(jié)使用性能最好，上線10 個多月均未出現(xiàn)影響生產(chǎn)的設(shè)備故障。