摩根減定徑變速箱優(yōu)化改造

唐 嘉，陽志清，黃水華，張成亮

（方大特鋼科技股份有限公司，江西南昌 330012）

0 引言

高線是方大特鋼自動化程度較高的一條生產(chǎn)線，于2007 年3月開始籌建，2008 年10 月投產(chǎn)，年設計能力80 萬噸，主要產(chǎn)品以盤螺為主，其布局為傳統(tǒng)的8+4 布置，精軋和減定徑等關鍵設備采用比較先進的摩根六代機組，成品設計軋制速度為120 m/s。

1 減定徑變速箱結構

摩根減定徑機組是高線的核心設備，它的正常穩(wěn)定運行關系到產(chǎn)品精度的好壞，減定徑機組的安裝精度和齒輪箱的復雜程度技術含量較高，內部結構復雜，每次檢修時間約為6 d。其中每根軸軸承的安裝尤為重要，裝配的精度是設備運行時間長短的基礎，對每根軸及每盤軸承的清理清潔工作、預潤滑、加熱溫度、安裝要求及標準、線下的檢測都要嚴格遵守摩根設備裝配要求。

摩根減定徑變速箱的構成由3 層箱體構成，變速箱共有9組離合器、14 根軸、72 盤軸承，通過離合器的擋位的變化組合，可提供多種速比；軸承的選用為油膜軸承及摩根專用軸承，對潤滑油的精度等級為NAS6～NAS8（圖1）。

圖1 摩根減定徑變速箱

摩根減定徑變速箱速度快，每根軸承受的軋制力不同，自2008 年運行以來，減定徑變速箱一直作為高線最核心的設備進行維護管理。在近10 年的運行中，減定徑變速箱出現(xiàn)離合器軸承使用壽命短的問題，這些問題是全國高線普遍存在問題，其中原因是每個鋼廠軋制產(chǎn)品規(guī)格不同，軋制溫度不同，且存在設計缺陷，目前有些鋼廠通過改進軸承，加大軸承的承載能力來延長設備的使用壽命，但是存在治標不治本的問題。

2 變速箱離合器故障

離合器是變速箱內的掛擋裝置由伺服電機控制，通過碼值的變化來控制離合器零位、工作位、傳動位3 個位置的定位，可以通過各個位置的切換提供各種工藝的速比，實現(xiàn)在不同規(guī)格生產(chǎn)時，提供不同的軋制力矩。2018 年以來高線軋制盤螺為主，軸系11 在軋制過程中出現(xiàn)脫擋現(xiàn)象，經(jīng)過簡單的標零重新定位后恢復正常（圖2）。在后期運行過程中脫擋現(xiàn)象明顯增多，離合器偏離擋位后超出了設定的碼值報警設定值，系統(tǒng)觸發(fā)報警信號自動停機。

圖2 變速箱改進前

離合器滑套與齒輪軸花鍵配合，在運行過程中滑套內齒與齒輪軸花鍵由于沖擊載荷而導致配合面發(fā)生塑性變形和磨損，2018 年年底大修解體發(fā)現(xiàn)滑套與花鍵均有不同磨損，最大深度約為1 mm，下線檢測軸11 圓跳動在0.05 mm 以上，下線的齒輪軸齒面良好無磨損。同摩根專家和國內廠家進行溝通，均沒有此類問題的修復經(jīng)驗。

離合器原軸承使用的圓錐滾子軸承，使用的摩根定制的軸承，根據(jù)軸承外形尺寸應為SKF T4DB160，查相關技術參數(shù)其額定參考轉速為2000 r/min，額定極限轉速為2800 r/min，現(xiàn)場軋制時主電機的轉速為1000～1200 r/min，軸承使用時的轉速超4000 r/min，遠超過軸承的額定極限轉速。通常檢修后更換新軸承后設備運行比較穩(wěn)定，軸承安裝游隙一般為0。在軋制沖擊載荷作用下，軸承不斷磨損，軸承軸向游隙不斷增大，最大時達0.30 mm，導致齒輪運行同心度偏差大，下線解體發(fā)現(xiàn)軸承外圈和滾動體有線性沖擊痕跡，保持架出現(xiàn)磨損。以上運行存在的問題導致離合器在軋制的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)離合器不到位的情況發(fā)生，而且在搶修的過程耗費時間較長，對產(chǎn)能影響非常大。

3 改進方案及實施

與美國摩根技術人員進行技術溝通，對減定徑變速箱軸系11 進行了改進（圖3），通過和國外專家共同對潤滑系統(tǒng)進行檢查論證，減定徑潤滑站的工作流量875～1000 L/min，工作壓力0.85～1 MPa，工作油溫38±2 ℃，均能滿足改進后軸系的潤滑工況。

圖3 變速箱改進后

采用油膜軸承替代滾動軸承（圖4），軸向定位也使用油膜軸承，加大齒輪配合承載面，同心度得到保證，花鍵軸油膜軸承處增加保護套，預防出現(xiàn)油膜軸承燒損時減少對花鍵軸的損傷。SKF T4DB160 軸承（圖5）的額定動態(tài)載荷值為242 kN，疲勞負荷限值為41.5 kN。油膜軸承徑向承載能力為677 kN，軸向承載能力為186 kN，遠高于圓錐軸承的承載能力，只要潤滑油的清潔度、油壓、油溫和含水量得到保證，油膜軸承的使用壽命幾乎是無限的。

圖4 油膜軸承

圖5 SKF T4DB160 軸承

2019 年改進的軸系11 上線安裝，使用至今未出現(xiàn)過脫擋問題，使用情況良好。2021 年利用年修進行檢查，嚴格按照摩根技術要求對安裝的相關參數(shù)（包括徑向游隙、軸向游隙和齒側隙等）進行驗證，均在標準范圍之內。進一步拆解后，未發(fā)現(xiàn)齒輪外花鍵齒面和油膜軸承有損傷的痕跡。這是因為油膜軸承具有自動調節(jié)同軸度的功能，使得齒套內花鍵齒面和齒輪外花鍵齒面嚙合完整，齒面單位面積的承載力保持穩(wěn)定；另外，外花鍵齒面硬度由38 HRC 提高至42 HRC，同時齒面上鍍以特氟龍材料，大大增加了齒面的耐磨性，外花鍵齒面不會壓潰、磨損，內花鍵齒套就不會受到軸向力的沖擊，也就不會產(chǎn)生脫擋，徹底解決了長期困擾軋鋼廠高線的設備難題。

4 結束語

方大特鋼高線通過對高線核心設備改進，設備穩(wěn)定性得到了大幅度的提升，運行維修費用明顯下降，產(chǎn)品精度和質量得到了用戶的高度評價，也為設備管理和維護奠定了堅實的基礎，為公司發(fā)展做出貢獻。