梅鋼1422產(chǎn)線粗軋立輥軋機(jī)傳動(dòng)軸竄動(dòng)分析

王華鋒

（寶武裝備智能科技有限公司南京分公司，江蘇 南京 210000）

1 存在問題

梅鋼1422產(chǎn)線粗軋區(qū)域有一臺(tái)兩輥軋機(jī)和一臺(tái)四輥可逆軋機(jī)，四輥可逆軋機(jī)是梅鋼為了提升產(chǎn)品規(guī)格和質(zhì)量于2006年新建的一臺(tái)軋機(jī)，在四輥可逆軋機(jī)入口配有一套寬度控制裝置，稱為立輥軋機(jī)（也稱為E2軋機(jī)）[1]。一段時(shí)期內(nèi)，在E2軋機(jī)生產(chǎn)軋制過程中，其傳動(dòng)軸上部的主軸平衡油缸活塞桿會(huì)發(fā)生抬升現(xiàn)象。當(dāng)活塞桿抬升至29mm時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出位置報(bào)警信號(hào)。如果不及時(shí)恢復(fù)平衡缸的變化位置，使活塞桿繼續(xù)抬升下去，后續(xù)極易觸發(fā)跳車信號(hào)，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生急停故障，從而造成廢鋼事故的發(fā)生。

2 主軸平衡油缸報(bào)警設(shè)置方式和油缸動(dòng)作分析

E2軋輥傳動(dòng)軸上部主軸平衡油缸：①在換輥時(shí)，軋機(jī)開度打開到2860mm（指兩側(cè)軋輥中心線之間距離），進(jìn)入換輥模式，油缸提升、傳動(dòng)軸至接近開關(guān)觸發(fā)信號(hào)到位燈亮[2]。設(shè)計(jì)上最大和最小開度提升行程為665.9mm；②進(jìn)入裝輥模式，新輥裝入并被打開至2860mm，軸被放下套入軋輥，同時(shí)報(bào)警位置信號(hào)和跳車位置信號(hào)顯示正常，主軸平衡提升缸下落行程590mm。報(bào)警位置信號(hào)和跳車位置信號(hào)與傳動(dòng)軸提升裝置（位置檢測(cè)裝置）之間位置關(guān)系設(shè)置，如圖1所示。

圖1 E2設(shè)備報(bào)警點(diǎn)設(shè)置示意圖

E2軋輥傳動(dòng)軸上部平衡油缸系統(tǒng)壓力設(shè)定情況如下：

（1）在換輥時(shí)，軋機(jī)開度打開到2860mm（指兩側(cè)軋輥中心線之間距離，輥徑最大1100mm），進(jìn)入換輥模式，接著桿端液壓系統(tǒng)壓力120bar，盲端液壓系統(tǒng)壓力為0bar，軸被抬起與軋輥分離，隨后換輥?zhàn)鳂I(yè)。

（2）新輥裝入并被打開至2860mm，進(jìn)入裝輥模式，然后桿端液壓系統(tǒng)壓力為0bar，盲端液壓系統(tǒng)壓力為20bar，加之軸重力作用被放下套入軋輥，同時(shí)報(bào)警位置信號(hào)和跳車位置信號(hào)顯示正常。

（3）換輥?zhàn)鳂I(yè)完成，軋機(jī)恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)，桿端液壓系統(tǒng)壓力120bar，盲端液壓系統(tǒng)壓力為20bar，此時(shí)桿端液壓系統(tǒng)被單向閥相對(duì)鎖閉，主軸被平衡油缸保持在該坐標(biāo)位置，不會(huì)因?yàn)檐堓侀_度變化而下落改變?cè)凶鴺?biāo)位置。

液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，其平衡油缸采用了最常用的比例壓力控制方式，其主軸桿端平衡壓力由比例閥控制在120bar，油缸無桿腔的背壓一直維持在20bar，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，E2立輥軋機(jī)和四輥可逆軋機(jī)軋制時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)油缸兩腔的壓力造成了一定程度的波動(dòng)[3]。

3 傳動(dòng)軸在軋機(jī)開度開與合過程中投影高度變化

查閱軋機(jī)資料可知，E2立輥軋機(jī)最小開度（兩只軋輥中心線之間距離）為775*2=1500mm，最大開度（兩只軋輥中心線之間距離）為1430*2=2860mm，兩個(gè)極限位置變化所引起的傳動(dòng)軸投影高度變量為75.9mm。而在此過程中，因平衡油缸系統(tǒng)使傳動(dòng)軸上懸掛點(diǎn)坐標(biāo)位置保持不向下變化，傳動(dòng)軸投影高度的變量實(shí)際反映的是軸擺動(dòng)角度變小，即軸與軋輥之間配合位置出現(xiàn)滑移，軸被相對(duì)提升（最大值75.9mm），如圖2所示。

圖2 E2立輥軋機(jī)最大開度和最小開度投影高度變化量

為了判斷E2立輥軋機(jī)主軸平衡油缸發(fā)生抬升是否與4輥可逆軋機(jī)來回5道次軋制工藝參數(shù)設(shè)置存在關(guān)系，對(duì)4輥可逆軋機(jī)整個(gè)軋制過程位置報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)的各軋制參數(shù)進(jìn)行了一系列的對(duì)照和比較，發(fā)現(xiàn)抬升位置報(bào)警信號(hào)的出現(xiàn)是隨機(jī)的，與工藝參數(shù)的設(shè)定無關(guān)，從E2軋機(jī)任意一個(gè)五道次設(shè)定來看傳動(dòng)軸與軋輥配合位置滑移變化量和設(shè)定時(shí)間，如表1和表2所示。

表1 隨機(jī)選取E2軋機(jī)一個(gè)五道次設(shè)定來看傳動(dòng)軸與軋輥配合位置滑移變化量

表2 隨機(jī)選取E2軋機(jī)一個(gè)五道次設(shè)定及工作過程時(shí)間

4 引起E2軋輥傳動(dòng)軸竄動(dòng)導(dǎo)致位置報(bào)警信號(hào)觸發(fā)的原因

通過上述分類分析，可以還原報(bào)警信號(hào)觸發(fā)的發(fā)生過程：

（1）由于現(xiàn)有E2立輥軋機(jī)主軸平衡油缸工作狀態(tài)為：新立輥裝入并被打開至2860mm，進(jìn)入裝輥模式，接著桿端液壓系統(tǒng)壓力為0，盲端液壓系統(tǒng)壓力為20bar，軸被放下套入軋輥。同時(shí)，報(bào)警位置信號(hào)和跳車位置信號(hào)顯示正常，此后桿端液壓系統(tǒng)壓力120bar，盲端液壓系統(tǒng)壓力為20bar，主軸被平衡油缸保持在該坐標(biāo)位置，軋機(jī)恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)，且不會(huì)因?yàn)檐堓侀_度變化而向下滑落，但在外力作用可以上移。

（2）軋機(jī)報(bào)警位置信號(hào)與傳動(dòng)軸提升裝置（擋鐵）之間位置關(guān)系為：理論上如果傳動(dòng)軸提升（或被抬升）29mm，提升裝置（擋鐵）將超出信號(hào)檢測(cè)范圍，位置報(bào)警信號(hào)被觸發(fā)。

（3）根據(jù)上述隨機(jī)列表數(shù)據(jù)傳動(dòng)軸與軋輥?zhàn)畲髲?fù)位行程18mm（抬升距離），開度上單邊4s內(nèi)水平移動(dòng)310mm；而軋輥鎖緊環(huán)厚度磨損，軋輥安裝后下沉4.4mm，加上軸承孔橢圓及跑外圈，軋制過程中使軋輥中心線傾斜，上大下小。一方面軋制過程板坯形成向上竄動(dòng)力（含配合間隙竄動(dòng)量最大5.5mm），另一方面影響軋制過程中軸承、傳動(dòng)軸與軋輥輥頭間工作受力狀態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)螺旋向上的趨勢(shì)和動(dòng)作。

如果上述過程中軋輥扁頭定位部分與傳動(dòng)軸軸套不能及時(shí)滑移伸縮，出現(xiàn)摩擦卡阻，則因道次變化產(chǎn)生傳動(dòng)軸滑移摩擦阻力，以及軋輥軸向竄動(dòng)的摩擦阻力，將導(dǎo)致傳動(dòng)軸被抬升（平衡油缸活塞桿被壓縮），液壓?jiǎn)蜗蜷y鎖失效，該油缸因此只升不降。當(dāng)抬升累積達(dá)到29mm以上后，報(bào)警位置信號(hào)被觸發(fā)。

5 消除和減少報(bào)警位置信號(hào)觸發(fā)的措施

（1）對(duì)軋輥組裝使用的鎖緊環(huán)厚度磨損、襯套厚度、軸承座內(nèi)孔磨損檢查進(jìn)行把控，每次更換立輥時(shí)，將更換下線的軸承箱解體，測(cè)量鎖緊環(huán)厚度、襯套厚度和軸承座內(nèi)孔尺寸，將上述磨損數(shù)據(jù)制表記錄進(jìn)行跟蹤。一旦磨損接近圖紙要求的極限值，必須及時(shí)更換磨損件，杜絕軋制過程軋輥上下竄動(dòng)。

（2）由于立輥開度打開到2860mm（指兩側(cè)軋輥中心線之間距離），軋制開度1760mm時(shí)，軋輥與軸套完全裝配到位。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，軋機(jī)開度在1300mm內(nèi)，這樣使軋輥與軸套裝配間存在滑移，按照隨機(jī)列表五道次設(shè)定表，可知滑移量在12mm～30mm間波動(dòng)。

每次精軋換輥時(shí)，可以對(duì)E2軋機(jī)開度做一次開合動(dòng)作，使軋輥與軸套間滑移得到復(fù)位，同時(shí)報(bào)警信號(hào)位置允許抬升距離也得到恢復(fù)。

（3）軋輥頭部定位柱銷和軋輥扁頭下部定位軸直徑與軸扁頭相應(yīng)配合間隙分別為0.49mm～0.67mm、0.52mm～0.75mm，顯示出軋輥頭部定位柱銷總是先接觸軸套，承擔(dān)軸與軋輥摩擦阻力，易造成軸被抬升現(xiàn)象。如果將軋輥頭部定位柱銷直徑減少0.3mm～0.5mm，可解決上述問題，且不造成傳動(dòng)件之間的受力狀態(tài)變化。

（4）在軋輥組裝過程中，必須注入足夠的潤(rùn)滑脂，從而保證軋輥頭部定位柱銷與孔之間得到有效潤(rùn)滑，減小摩擦卡阻現(xiàn)象發(fā)生。

（5）將E2軋機(jī)傳動(dòng)軸平衡油缸的控制閥塊由軋機(jī)上移到地面上，減少軋機(jī)軋制時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)比例閥、液壓?jiǎn)蜗蜷y鎖等液壓元件動(dòng)作的干擾。

以上措施經(jīng)過固化，形成標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)文件，未再觸發(fā)過E2立輥軋機(jī)主軸平衡缸位置報(bào)警信號(hào)。