熱軋卷筒芯軸潤滑系統的分析與改進

鄧立群，胡世標，余峰

（湖南科美達重工有限公司，湖南 岳陽 414000）

1 前言

熱軋卷取機卷筒在整個連軋機組中屬于工作條件最惡劣，也是最容易出故障的設備，為了確保在整個生產周期內卷筒正常工作，熱軋卷筒引入了潤滑系統，潤滑系統是保證機械設備正常運行的必要條件，通過潤滑脂減少摩擦副的摩擦、表面破壞和降低溫度，使設備具有良好的工作性能，延長使用壽命。

潤滑系統一般分為分散潤滑和集中潤滑，分散潤滑一般指人工方式加注潤滑劑，集中潤滑通常有潤滑站、管路及附件等組成，通過管路輸送定量有壓的潤滑脂到各分配點，熱軋卷筒采用集中潤滑系統，通過分配閥定量供油到指定的潤滑點，其中芯軸與柱塞之間的斜面潤滑和連桿槽潤滑是最重要的一路潤滑路線，簡稱芯軸潤滑系統。

熱軋卷筒主要有花鍵-連桿柱塞式結構、聯軸器-連桿柱塞式結構、花鍵-雙柱塞式結構，其中花鍵-連桿柱塞式結構（圖1）的潤滑系統最獨特且經常出現故障，由于線上無法維修，只能將卷筒下線維修，卷筒下線需要生產長時間停機，嚴重降低了生產效率，增加了后期維護成本和人員勞動強度，所以潤滑系統能否正常工作直接決定著卷筒能否正常工作，針對花鍵-連桿柱塞式結構卷筒芯軸潤滑系統的故障重新進行設計與分析，找出問題并提出改進方案。

圖1 花鍵-連桿柱塞式卷筒

2 結構介紹

芯軸潤滑系統組成主要有脹縮油缸、連接軟管、芯軸、油管組成、分配閥組成等（見圖2）。

分配閥組成主要有通油塊、過渡板、分配閥、防護罩、緊固件等（見圖3）。

油管組成主要有油管、左隔環、格萊圈等（見圖4）。

芯軸潤滑系統裝配關系：油管組成置于芯軸內部，油管搭配格萊圈一起插入通油塊內部，通油塊與芯軸外止口和芯軸內止口同時配合，再通過緊固件將通油塊固定與芯軸頭部，過渡板裝在通油塊上，再將分配閥裝在過渡板上，然后，再安裝一塊防護板將分配閥固定（見圖3、圖4）。

圖3 分配閥組成示意圖 圖4 油管組成示意圖

芯軸潤滑系統工作路徑：潤滑脂從脹縮油缸通過2路連接軟管從芯軸內部的內置油管傳送到通油塊，再通過通油塊上的過渡板傳送到分配閥，分配閥把2路輸入的潤滑脂轉化成多路支路返回到過渡板，再返回到通油塊，最后將潤滑脂定量輸送到芯軸各潤滑斜面和連桿槽（見圖2～4）。

圖2 芯軸潤滑系統示意圖

芯軸潤滑系統潤滑點：芯軸分為2斜面結構和3斜面結構，其潤滑的原理一致，只是最終潤滑的點數有區別，2斜面共5條支路潤滑，3斜面共7條支路潤滑，最終出油口都是芯軸斜面和連桿槽（見圖5）。

圖5 芯軸潤滑點示意圖

3 問題分析

結合大量維修實例和鋼廠現場人員反饋，該結構目前主要存在以下問題（見表1）。

表1 問題點

（1）外部因素。由于卷取機卷筒使用工況惡劣，機組設備（卷取機、外支撐、助卷棍、踏步控制系統、電動液壓調節系統等）自身帶來的沖擊、振動不能完全消除，隨著設備使用年限的增加，電氣輔助系統開始出現差異，機械零部件開始出現磨損、變形、損壞等，沖擊和振動等現象加劇，所以當出現上述問題后，現場管理人員應對機組設備開始逐個排查進行保養和修復，使設備盡量恢復到正常狀態。

（2）內部因素。由于現有通油塊設計為非對稱偏心結構（見圖6），通油塊上的過渡板、分配閥、防護罩等都安裝于偏心面上，與延伸軸安裝空間緊湊（見圖7），當卷筒高速旋轉時，產生了不平衡的離心力，高速旋轉下，不平衡質量產生的離心力將引起劇烈振動，惡化工作條件，加劇芯軸銅套的磨損，隨著芯軸與銅套間隙越來越大，旋轉不平衡離心力也越來越大，振動也越來越大，循環反復，就會出現上述問題。

圖6 偏心結構

圖7 空間示意圖

4 結構改造

不考慮外部因素機組帶來的影響，下面主要對通油塊和芯軸進行分析與改進。

4.1 通油塊設計改造

（1）改造前，潤滑脂經過通油塊再通過過渡板達到分配閥，改造后減去過渡板，潤滑脂從通油塊直接達到分配閥，減少分配閥組成零部件的裝配數量，降低裝配精度（見圖8、圖9）。

圖8 分配閥組成改造前

圖9 分配閥組成改造后

（2）減小通油塊外形尺寸,同時增大通油塊和分配閥及其附件到延伸軸內孔壁間隙。（3）減小通油塊的重量，對稱結構設計，安裝面布置在軸心，同時，增加緊固件數量，保證連接的可靠性(見表2）。

表2 通油塊結構對比

4.2 芯軸與油管的設計改造

主要針對芯軸內止口斷裂/損壞,油管格萊圈損壞,油管加工變形，后期維修麻煩等問題進行分析與重新設計，見表3。

表3 芯軸改造前后對比

4.3 整體結構改造分析

綜上所述，新芯軸潤滑系統整體改造如圖10所示，潤滑脂從芯軸芯軸內部2路深孔進入通油塊，再通過通油塊進入分配閥，再由分配閥返回通油塊和芯軸，最后達到需求點，整個結構加工簡單，安全可靠，整體居中布置，詳見圖11新芯軸潤滑系統頭部放大圖。

圖10 新芯軸潤滑系統示意圖

圖11 新芯軸潤滑系統頭部放大圖

5 結語

本次通過對原有芯軸潤滑系統出現的問題進行分析與改進，后期通過現場實際驗證，目前效果滿意，暫未發現改進后的新結構出現同類故障，同時本次分析、改進也為后續其他卷筒出現類似問題的處理提供了解決思路。