冷軋酸軋軋機減速機軸承故障分析及優化策略

2020-01-01 01:16:34蘇健

裝備制造技術 2019年10期

蘇健

（唐山瑞豐鋼鐵（集團）有限公司，河北唐山 063000）

0 引言

唐山瑞豐冷軋線為名義寬度950 mm、酸洗、連軋生產線，于2015年由中冶某公司和中國某重型機械研究院共同設計制造。年設計產能55萬噸。軋機出口設計速度為800 m/min，軋制寬度620～860 mm，軋制鋼種 Q195、Q235、Q345、08Al，來料帶材厚度2～4 mm，成品厚度0.25～2.0 mm，目前已達到設計產能。其中連軋機為5組軋機，自2016年6月投產，使用不到一年，F2、F3減速機輸入軸固定端軸承多次出現高溫、點蝕損壞現象，并多次在正常生產狀態下出現故障，被迫更換軸承，嚴重制約正常生產。

本文通過對F1、F2、F3架軋機減速器輸入軸固定端軸承的受力分析及壽命校核來分析故障原因，并提出一個可行而又低成本的優化方案。

1 目前的情況及問題

軋鋼用減速機使用壽命一般在10年以上，減速機用軸承壽命一般不低于4×104h[1]。自2015年6月份投產至今，軋機主傳動減速機軸承滾動體出現不同程度磨損及點蝕。故障出現后，技術人員先后排查了潤滑油路是否通暢、油量為否合適、軸承間隙是否合理，有無頂死現象，鼓形齒連軸器軸向是否游動、箱體軸承位公差是否在要求范圍內，均未發現問題。到目前F1、F2、F3高速軸共更換7盤軸承（詳見表1，軸承更換及使用數據），高速軸固定端軸承平均使用壽命約7 600 h。

表1 軸承更換及使用數據

我廠酸連軋機使用的軋機減速機，形式如圖1所示，其輸入軸位置上固定端和游動端各使用一個23952C3游隙雙列調心滾子軸承的方案（見圖2：原方案結構圖），一般情況下，一級傳動齒輪螺旋角在6°～9°之間，軸向力與徑向力之比在15% ～20%之間，經分析，本減速機一級傳動齒輪螺旋角為15°，軸向力與徑向力之比高達71%。采用兩端雙列調心滾子軸承的設計方案所能承載的軸向力較差，作用在該軸上的軸向力較大，這也正是輸入軸固定端軸承頻繁損壞的原因。

圖1 軋機減速機簡圖

圖2 原方案結構圖

2017年11月大修期間，拆解減速機時發現F1、F2、F3架減速機出現輸入軸軸固定端軸承點蝕的現象，且損壞的都是固定端軸承承載軸向力的一列產生點蝕（見圖3：軸承點蝕的情況）。

圖3 軸承點蝕的情況

因此必須要考慮其他的固定端的軸承方案來提高性能和可靠性。

基于以上原因，考慮在F1、F2、F3架軋機減速機輸入軸固定位置一端增加一對29244E的推力調心滾子軸承，另一端仍采用雙列調心滾子軸承的方案，以提高該處在承受高速重載情況下承受軸向力的能力。

2 優化策略

最徹底的方案是改變一級傳動螺旋角至6°～7°，可改變軸向力與徑向力之比到20%，這樣將對齒輪系、傳動比、箱體等重要部件都要重新制作，主電機位置重新定位，其冷卻水管重新布局，以及電控系統也要重新調試，大大增加了改造周期及成本。因此，將固定端軸承增加一對29244E推力調心滾子軸承（見圖4：改進方案結構圖），以改善固定端軸承點蝕問題。同時為在現有基礎上以最小的改動幅度對該輸入軸進行改進，改進所選用的固定端軸承型號為NSK29244E，將高速軸加長160 mm，同進將箱體和潤滑系統進行優化，這樣對二軸、三軸可以不作改變，箱體、電機以及電控系統均無需改動，大大縮短了調試周期及最大程度上降低了成本。