某冷軋軋機(jī)工作輥萬(wàn)向軸跳銷失效分析及改進(jìn)

韋慶滿

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司設(shè)備部，河北唐山 063200）

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

萬(wàn)向軸由花鍵軸身、含跳銷的套筒、減速機(jī)端套筒3 部分組成（圖1），其中萬(wàn)向軸的故障主要為含跳銷的套筒的故障。

圖1 萬(wàn)向軸結(jié)構(gòu)

該單機(jī)架軋機(jī)主電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)減速箱、萬(wàn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)工作輥進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)軋制，且該軋機(jī)采用工作輥竄輥，即竄輥缸帶動(dòng)工作輥實(shí)現(xiàn)軸向竄動(dòng)。由于萬(wàn)向軸與工作輥相連接，在工作輥竄輥時(shí)，萬(wàn)向軸必須同工作輥一同進(jìn)行竄動(dòng)（軸本身為花鍵軸，存在一定的伸縮量），此時(shí)工作輥的軸頭（圖2）應(yīng)插在含跳銷的套筒（圖3）中，跳銷就在竄動(dòng)過程中起到了至關(guān)重要的作用。

跳銷有2 種工作狀態(tài):①柱頭未被壓緊（圖4），當(dāng)跳銷的柱頭未被壓縮時(shí)，跳銷底銷頂入工作輥的凹槽中（圖2 圈處），此時(shí)跳銷內(nèi)部實(shí)現(xiàn)自鎖，將工作輥牢牢鎖在套筒中，在竄輥時(shí)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向軸隨工作輥一同竄動(dòng)；②柱頭被壓緊（圖5），當(dāng)跳銷柱頭被工作輥夾緊裝置壓縮時(shí)，跳銷內(nèi)部自鎖解除，當(dāng)有外力拉動(dòng)工作輥時(shí)，跳銷底銷將會(huì)被頂進(jìn)跳銷內(nèi)部，工作輥與套筒失去鎖緊功能，此時(shí)工作輥可拔出，完成換輥等工作。

2 故障原因分析

2.1 直接原因查找及分析

跳銷的柱頭未被壓緊，跳銷底銷未縮回，始終保持鎖緊狀態(tài)。一般有2 種故障表象:①插輥時(shí)，輥的頂端插到跳銷底銷的位置時(shí)，與其碰撞，插輥不到位，有時(shí)會(huì)造成萬(wàn)向軸縮回，工作輥夾緊裝置不到位；②抽輥時(shí)，由于底銷未縮回，故輥依舊被鎖緊，無(wú)法抽出，發(fā)生故障。

圖2 工作輥的軸頭

圖3 含跳銷的套筒

跳銷的柱頭被壓緊后，無(wú)法彈出，跳銷底銷受到軋輥軸向的力時(shí)即縮回，無(wú)法鎖緊軋輥。一般表現(xiàn)為在竄輥過程中，含跳銷的套筒與軋輥發(fā)生相對(duì)位移，情節(jié)嚴(yán)重者，套筒直接與軋輥脫開，萬(wàn)向軸掉落。

圖4 跳銷柱頭未被壓緊

圖5 跳銷柱頭被壓緊

2.2 間接原因查找及分析

2.2.1 跳銷材質(zhì)

跳銷本身材質(zhì)對(duì)跳銷的使用壽命起到至關(guān)重要的作用，其中主要零部件為滾珠、滾珠槽（分上下兩部分）、彈簧。當(dāng)跳銷柱頭未被壓緊時(shí)，滾珠承載較大的軋輥徑向壓力，尤其是在夾緊裝置剛剛接觸到柱頭時(shí)，沖擊力更大。當(dāng)滾珠表面出現(xiàn)磨損變形的時(shí)候，滾珠在跳銷內(nèi)部不能發(fā)生設(shè)計(jì)要求的規(guī)則移動(dòng)，甚至不發(fā)生移動(dòng)，從而導(dǎo)致跳銷的柱頭被壓緊時(shí)無(wú)法縮進(jìn)跳銷內(nèi)部，有時(shí)候表現(xiàn)為當(dāng)柱頭不被壓緊時(shí)無(wú)法彈出。所以對(duì)滾珠的強(qiáng)度要求較高，以保證在長(zhǎng)期承受此徑向壓力時(shí)，滾珠表面幾乎不出現(xiàn)磨損變形現(xiàn)象。

滾珠槽是滾珠在跳銷內(nèi)部移動(dòng)的軌道，與滾珠的要求一樣，都必須保證足夠的強(qiáng)度，避免在高壓力沖擊下出現(xiàn)磨損變形。當(dāng)它發(fā)生磨損變形后，與滾珠的影響結(jié)果是一樣的。

彈簧主要是在柱頭壓緊力解除時(shí)，為柱頭彈出提供動(dòng)力。彈簧的彈力要盡可能大些，保證柱頭的順利彈出。如果彈簧力量過小，則可能因柱頭無(wú)法彈出發(fā)生一系列故障。

2.2.1 工作輥夾緊裝置

圖6 工作輥夾緊裝置

夾緊裝置由液壓缸控制，動(dòng)作方向?yàn)榇怪比f(wàn)向軸方向。作為壓緊跳銷柱頭的工具，同時(shí)也起到支撐固定萬(wàn)向軸的作用，其發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。夾緊裝置上的壓塊（圖6）直接壓到柱頭上，壓塊的厚度嚴(yán)重影響壓緊柱頭的程度，同時(shí)當(dāng)壓塊松動(dòng)時(shí)，也會(huì)影響壓緊柱頭的程度。夾緊裝置上的定位線落入含跳銷的套筒上的定位槽（圖3 圈處）里，對(duì)萬(wàn)向軸起到支撐固定作用，當(dāng)定位槽位置發(fā)生輕微變動(dòng)時(shí)，壓塊則無(wú)法壓緊跳銷柱頭，同時(shí)夾緊裝置松動(dòng)時(shí)，定位線固定不穩(wěn)，同樣會(huì)發(fā)生跳銷壓不緊的現(xiàn)象。

2.2.3 液壓系統(tǒng)

控制夾緊裝置的液壓缸要保證有足夠的力支撐、固定萬(wàn)向軸，同時(shí)壓塊能夠壓緊柱頭。當(dāng)壓力低時(shí)，萬(wàn)向軸固定不穩(wěn)，壓塊無(wú)法找正位置；當(dāng)壓力低到一定程度時(shí)，壓塊則壓不緊柱頭。所以要保證液壓系統(tǒng)壓力充足、穩(wěn)定。

2.2.4 竄輥位置

當(dāng)竄輥位置出現(xiàn)問題時(shí)，夾緊裝置位置與跳銷位置無(wú)法對(duì)正，無(wú)法將柱頭壓緊。

2.2.5 夾緊裝置的接近開關(guān)

接近開關(guān)的位置直接影響夾緊裝置液壓缸的伸縮量，當(dāng)接近開關(guān)位置出現(xiàn)問題時(shí)，夾緊裝置無(wú)法壓緊柱頭，故障發(fā)生。

2.2.6 萬(wàn)向軸

當(dāng)夾緊裝置固定好萬(wàn)向軸后，萬(wàn)向軸的十字包頭及花鍵軸身要處于相對(duì)水平的位置，若萬(wàn)向軸軸身成V 形狀態(tài)，在插輥過程中，輥頭與套筒在徑向方向會(huì)存在異常阻力，無(wú)法正常插輥。

3 改進(jìn)措施

根據(jù)以上原因分析，降低萬(wàn)向軸故障的非計(jì)劃停機(jī)頻率，減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，需從以下8 點(diǎn)進(jìn)行管理維護(hù):①改善跳銷本體元件的材質(zhì)、強(qiáng)度，保證跳銷使用壽命；②制定跳銷定期更換周期，保證跳銷在工作時(shí)處于正常壽命周期內(nèi)；③跳銷備件準(zhǔn)備充足，至少備出兩個(gè)更換周期的數(shù)量；④例行檢修期間對(duì)夾緊裝置進(jìn)行緊固檢查，保證夾緊裝置固定完好；⑤對(duì)夾緊裝置壓塊定期檢查，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊修磨；⑥對(duì)夾緊裝置定位線定期檢查，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊修磨；⑦定期檢查接近開關(guān)位置，延遲接近開關(guān)得到信號(hào)后，發(fā)送液壓閥失電信號(hào)；⑧線下準(zhǔn)備整套萬(wàn)向軸備件，方便及時(shí)更換。