提高軋機傳動軸運行穩定性改造

摘 要：通過對軋機傳動軸和軋輥的連接結構進行局部改進，提高傳動軸聯接套的使用壽命，改善設備工況，提高生產軋制板板質量。

關鍵詞：傳動軸；穩定；改造

引言

華南某鋼鐵廠熱軋1450生產線粗軋機傳動軸軋輥聯接套使用壽命短，在使用過程中，由于軋輥聯接軸內孔磨損快，聯接套與軋輥配合間隙變大，導致粗軋機傳動軸產生晃動，存在嚴重的設備隱患，對軋制板形造成了嚴重影響。經過和專業制造廠家溝通，傳動軸聯接套材料已進行了大幅改進，但使用效果仍不理想，需從現有設備結構進行改進，以提高聯接套使用壽命，保證產品質量。

1 傳動軸晃動原因分析

軋機傳動軸布置簡圖如圖1，傳動軸萬向關節回轉直徑1080mm，軸直徑720mm，整軸裝配長度10930mm，重量超過50噸，傳動軸兩端分別以電機和軋輥為固定支撐點，傳動軸大部分重量由中部平衡液壓機構支撐，抵消傳動軸產生的自重，軋輥扁頭直接插入傳動軸聯接套，保證生產過程快速軋輥要求。生產過程中，聯接套內孔和工作輥扁頭都會產生磨損，兩者配合間隙變大后，傳動軸在轉動中聯接套自身產生晃動，萬向關節及傳動軸隨之晃動，由于傳動軸質量大，傳動軸晃動產生的徑向力會非常大，直接加劇聯接套磨損，導致設備工況惡化，萬向關節壽命降低，各部緊固螺栓斷裂，聯接套內孔圓角部位產生裂紋，甚至導致聯接套破裂損壞。

2 改進方案

如圖2：在工作輥扁頭端面安裝一個定位環，該定位環與聯接套Φ520內孔形成新的配合面。定位環磨損達到一定量后，可快速更換定位環，保證兩者在合理的配合間隙內。

3 方案論證

（1）由于生產過程中上下軋輥輥縫會改變，上軋輥上下運動，上傳動軸擺角隨之改變，聯接套相對于上軋輥會發生相對軸向移動。設計時需保證新裝定位環與關節端面空間充足，防止新裝定位環頂對關節端面，損壞設備。軋機上傳動軸最大擺角為4.429°，下軋輥處于最高位置，下傳動軸最大擺角為3.535°。此時軋制中心線距扁頭套內孔端面尺寸為2850mm。設計上下傳動軸都在最大擺角狀態下新裝定位環端面與聯接套距關節端面安全距離為35mm，新裝定位環與Φ520聯接套內孔接觸長度為65mm。經過精確軟件模擬計算，上軋輥在不同高度位置時，定位環端面與聯接套內壁至少有約13.69mm安全間隙，用于補償電機軸及軋輥之間竄動。安裝的定位環起到有效定位長度范圍為65～86.303。下軋輥在不同位置高度時，定位環端面與聯接套內壁有34.7～35mm安全間隙，用于補償電機軸及軋輥之間竄動。定位環起到有效定位長度范圍為61.705～65。此處計算的為極限尺寸，實際工作過程中，上下工作輥都不處于極限位置，所有設備完全是在安全的尺寸范圍內運行。

（2）安裝有定位環的軋輥在下線進行磨削時，磨床定位頂頭可通過新定位套的內孔頂入軋輥扁頭端面的定位孔，軋輥軸線未發生變動，不會影響軋輥磨削精度。

（3）定位環由6個M42，12.9級高強度內六角螺栓把合緊固，由于扁頭套與定位環之間不傳遞扭力，僅存在傳動軸晃動產生的徑向力，螺栓強度足夠。

（4）更換新的定位環，只需拆解6個把合螺栓，更換步驟簡單。軋輥換輥周期為約為2天，更換頻繁，可及時下線檢查各把合件有無斷裂，更換磨損的定位環等。

（5）聯接套Φ520內孔深度為110mm，即為壁厚最大位置，設備結構最強。該部位為整體圓孔面，無易集中應力的邊、角部位，定位環與該孔位配合，不會導致該孔們產生裂紋，損壞設備。

4 設備改造

改造后的軋輥如下圖4，增加的定位環嵌入軋輥扁頭端面深度10mm，可有效防止定位環因緊固螺絲松動發生移位，新定位環Φ300的內孔可有效減輕定位環重量，便于安裝。

定位環結構如下圖：

定位環質量約為127.6KG，2個27的直通螺孔有利于定位環的裝配及拆卸，10×30°外端面倒角有利于換輥時定位環順利裝進入工扁頭套內孔，3×45°內端面倒角有利于定位環裝配入工作輥扁頭端面止口中。

軋輥改造流程：

如圖5。

步驟一：

在工作輥扁頭端面車削加工一個Φ520×Φ320的環形沉槽，沉槽深度為10mm。

步驟二：

在沉槽內均勻鉆6個M42的螺紋孔，孔深60軋輥改造步驟簡單，費用較低，周期短改造后增加安裝定位環的工作輥子如圖6。

5 改造效果

聯接套相同磨損情況下、改造后的傳動軸平衡壓力波動范圍降低約0.8MPa，傳動軸運行穩定。

聯接套磨損變慢，使用壽命得到較大增加，維修費用降低。

傳動軸工況改善，有利于生產產生質量穩定。

參考文獻

[1]王梓卉敏，汪曦，白榮佼，等.基于Solidworks的軋輥和聯接筒斷裂事故的失效分析[J].冶金設備，2016（S1）.

作者簡介：劉福勝（1987，05-），男，本科，重慶墊江人，現工作于廣西柳州鋼鐵集團公司熱軋廠，主要從事冶金機械設備管理與維護方面的工作。