軋輥軸承座拆裝機液壓系統故障分析及改進

侯方羊，敖火平，鐘良偉，胡志輝

（中冶南方（新余）冷軋新材料技術有限公司，江西新余 338001）

0 引言

軋輥軸承座拆裝機是軋機配套設備中的關鍵設備，主要作用是將軋機軋輥軸承座拆卸后，方便軋輥上磨床俢磨或者將軋輥軸承座裝好提供給軋機軋制硅鋼。軋輥軸承座拆裝機液壓系統是配輥設備重要組成部分，所有的執行動作都由液壓控制，由于軋輥消耗高，軋輥軸承座拆裝機液壓系統動作頻繁，故障率較高。通過對軋輥液壓系統故障統計分析發現，問題主要集中在支承輥旋轉液壓馬達上。故障原因有液壓系統工作壓力過高，液壓馬達額定壓力低于系統壓力，旋轉液壓閥組選型不合理，導致液壓馬達泄漏。

1 工作原理及機構特征

1.1 工作原理

軋輥軸承座拆裝機工作原理：先將待拆或待裝的軋輥放在托架上，然后兩側垂直液壓缸下降到合適位置，最后由可以縱向和橫向運動的拖板將軋輥軸承座拉出拆下或推進裝上。

1.2 機構特征

軋輥軸承座拆裝機各運動執行機構均采用液壓驅動-電氣控制操作方式。拆裝車工作臺的垂直升降運動及縱向左右運動、兩端拖板的橫向前后運動均采用大直徑高功率液壓缸。中間工作臺上支撐輥的正反向旋轉運動則采用低速大功率液壓馬達。

2 液壓系統改進前情況

2.1 液壓系統主要功能及工作原理

液壓系統主要功能：1#拉拔前進/后退、2#拉拔前進/后退、1#托板前進/后退、2#托板前進/后退、1#升降臺上升/下降、2#升降臺上升/下降及液壓馬達正轉反轉。主要功能液壓原理見圖1。

圖1 液壓系統原理

2.2 液壓系統存在的問題

軋輥軸承座拆裝機液壓系統存在2個問題：淤啟動液壓系統加壓正常工作中，未操作液壓馬達正轉和反轉按鈕，液壓馬達泄漏；于更換支承輥軸承座需要旋轉支承輥時，每次正轉或反轉不到3 min液壓馬達開始嚴重泄漏。

3 液壓系統故障分析

（1）針對液壓馬達在未操作的情況出現泄漏，從圖1液壓原理可以看出，馬達控制閥組由保壓型中位機能的三位四通換向閥和雙單項節流閥組成。通過分析控制液壓馬達旋轉的閥組和泄漏時運行情況，判斷原因為換向閥內部存在泄漏。

（2）針對液壓馬達在短時間旋轉出現泄漏情況，查看銘牌標識液壓馬達的技術參數，排量0.664 L/r，最高工作壓力25 MPa，額定輸出扭矩1572 N·m。液壓系統要求的系統工作壓力（16～21）MPa，而實際液壓系統工作壓力調整在18 MPa。系統設定壓力值小于液壓馬達最高工作壓力，因此判斷液壓馬達密封件損壞造成泄漏。更換液壓馬達后調試時運行沒多久又開始泄漏，通過查閱大量相同型號不同生產廠家發現，液壓馬達額定工作壓力有兩種，分別是14 MPa和16 MPa,尖峰工作壓力20 MPa和25 MPa。聯系液壓馬達廠家要求給出詳細的參數為排量0.664 L/r、額定工作壓力16 MPa和尖峰工作壓力25 MPa。依據這些參數，從液壓馬達工作原理可知液壓馬達實際運行壓力必須低于額定壓力，在額定壓力下只能短時間運行，因此推斷液壓馬達實際運行壓力過高導致泄漏。

4 液壓系統改進措施

從液壓馬達在未操作情況下出現泄漏的原因分析可知，杜絕此問題最好將該組控制閥組的換向閥改為卸荷中位機能換向閥；從液壓馬達在短時間旋轉后出現泄漏的原因分析可知，排除液壓馬達泄漏故障必須使液壓馬達實際工作壓力低于液壓馬達的額定壓力。

4.1 改進方案

方案1：將系統壓力調到低于液壓馬達額定壓力，采購高額定壓力的液壓馬達。

方案2：控制閥組增加1個疊加式減壓閥，將壓力降到液壓馬達額定工作壓力以下。

方案3：更換為額定壓力高于系統18 MPa壓力的液壓馬達。

4.2 可行性分析

方案1：調低系統壓力會影響其他支路的工作壓力，影響最大的是在支撐輥軸承座作業時1#升降臺上升/下降和2#升降臺上升/下降的功能。支承輥、2個支承輥軸承座及軸承總重m=32 263 kg,升降臺上升下降油缸尺寸為125/90-550,依據這些參數校核系統壓力，見式（1）。

式中m——支承輥總成重量，kg

P——應設置最小壓力，N

S——油缸無桿腔面積，m2

g——重力加速度，N/kg,取值9.8

計算得出系統壓力最低為13.15 MPa，考慮到設備自重，將系統壓力調到14 MPa，計算液壓馬達的轉矩能否滿足要求，見式（2）。

式中P——液壓馬達入口壓力，MPa

v——液壓馬達排量，0.664 L/r

濁——液壓馬達機械效率（圖2）,根據工作時轉速和壓力選擇0.9

濁——軸承和內圈的摩擦因數,查機械手冊，4列圓柱滾子軸承摩擦因數為0.0008～0.0012，雙列圓錐滾子軸承摩擦因數為 0.0017～0.0025

圖2 液壓馬達效率特性曲線

考慮軸承的密封件與軸的摩擦將摩擦因數擴大8倍，在兩種軸承的摩擦因數中計算扭矩時摩擦因數選最大的。

m——支承輥最大重量，kg

l——扭矩半徑，m

計算得出支承輥最大重量18 450 kg,小于最大轉動重量，因此方案1可行。

方案2：在液壓馬達控制液壓閥組里增加1個疊加式減壓閥，通過了解設備使用情況，增加后降低了液壓馬達回路壓力且對其他閥組無影響。通過與方案1中計算的最低壓力比較，只要將回路壓力調整到（13.5～15）MPa就能滿足支撐輥旋轉使用要求。

方案3：重新選用額定壓力更高的液壓馬達，安裝尺寸變化較大。安裝尺寸不能超過旋轉尼龍輥子的直徑420 mm,選用額定壓力20 MPa相同排量液壓馬達的最大外徑為320 mm，比16 MPa額定壓力的液壓馬達最大外徑尺寸大16 mm，考慮到安裝安全因素，將徑向尺寸放大30 mm，則最大外徑 350 mm臆420 mm；橫向最大距離260 mm,液壓馬達橫向最大厚度從168 mm增加到214.5 mm，橫向厚度214.5 mm臆260 mm。因此安裝空間能滿足要求，方案3可行。

綜合對比3個方案可以看出方案1更合理，實用性更好，因而采用方案1對液壓系統壓力進行優化。

5 結束語

軋輥軸承座拆裝機液壓系統壓力優化后，解決了液壓系統存在的問題。改造后液壓系統沒有再出過泄漏故障。降低了工作強度，節省維修成本，提高了軋輥裝配效率。