某冷軋軋機工作輥萬向軸跳銷失效分析及改進

韋慶滿

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司設(shè)備部，河北唐山 063200）

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

萬向軸由花鍵軸身、含跳銷的套筒、減速機端套筒3 部分組成（圖1），其中萬向軸的故障主要為含跳銷的套筒的故障。

圖1 萬向軸結(jié)構(gòu)

該單機架軋機主電機通過驅(qū)動減速箱、萬向軸轉(zhuǎn)動，從而帶動工作輥進行轉(zhuǎn)動軋制，且該軋機采用工作輥竄輥，即竄輥缸帶動工作輥實現(xiàn)軸向竄動。由于萬向軸與工作輥相連接，在工作輥竄輥時，萬向軸必須同工作輥一同進行竄動（軸本身為花鍵軸，存在一定的伸縮量），此時工作輥的軸頭（圖2）應(yīng)插在含跳銷的套筒（圖3）中，跳銷就在竄動過程中起到了至關(guān)重要的作用。

跳銷有2 種工作狀態(tài):①柱頭未被壓緊（圖4），當跳銷的柱頭未被壓縮時，跳銷底銷頂入工作輥的凹槽中（圖2 圈處），此時跳銷內(nèi)部實現(xiàn)自鎖，將工作輥牢牢鎖在套筒中，在竄輥時實現(xiàn)萬向軸隨工作輥一同竄動；②柱頭被壓緊（圖5），當跳銷柱頭被工作輥夾緊裝置壓縮時，跳銷內(nèi)部自鎖解除，當有外力拉動工作輥時，跳銷底銷將會被頂進跳銷內(nèi)部，工作輥與套筒失去鎖緊功能，此時工作輥可拔出，完成換輥等工作。

2 故障原因分析

2.1 直接原因查找及分析

跳銷的柱頭未被壓緊，跳銷底銷未縮回，始終保持鎖緊狀態(tài)。一般有2 種故障表象:①插輥時，輥的頂端插到跳銷底銷的位置時，與其碰撞，插輥不到位，有時會造成萬向軸縮回，工作輥夾緊裝置不到位；②抽輥時，由于底銷未縮回，故輥依舊被鎖緊，無法抽出，發(fā)生故障。

圖2 工作輥的軸頭

圖3 含跳銷的套筒

跳銷的柱頭被壓緊后，無法彈出，跳銷底銷受到軋輥軸向的力時即縮回，無法鎖緊軋輥。一般表現(xiàn)為在竄輥過程中，含跳銷的套筒與軋輥發(fā)生相對位移，情節(jié)嚴重者，套筒直接與軋輥脫開，萬向軸掉落。

圖4 跳銷柱頭未被壓緊

圖5 跳銷柱頭被壓緊

2.2 間接原因查找及分析

2.2.1 跳銷材質(zhì)

跳銷本身材質(zhì)對跳銷的使用壽命起到至關(guān)重要的作用，其中主要零部件為滾珠、滾珠槽（分上下兩部分）、彈簧。當跳銷柱頭未被壓緊時，滾珠承載較大的軋輥徑向壓力，尤其是在夾緊裝置剛剛接觸到柱頭時，沖擊力更大。當滾珠表面出現(xiàn)磨損變形的時候，滾珠在跳銷內(nèi)部不能發(fā)生設(shè)計要求的規(guī)則移動，甚至不發(fā)生移動，從而導致跳銷的柱頭被壓緊時無法縮進跳銷內(nèi)部，有時候表現(xiàn)為當柱頭不被壓緊時無法彈出。所以對滾珠的強度要求較高，以保證在長期承受此徑向壓力時，滾珠表面幾乎不出現(xiàn)磨損變形現(xiàn)象。

滾珠槽是滾珠在跳銷內(nèi)部移動的軌道，與滾珠的要求一樣，都必須保證足夠的強度，避免在高壓力沖擊下出現(xiàn)磨損變形。當它發(fā)生磨損變形后，與滾珠的影響結(jié)果是一樣的。

彈簧主要是在柱頭壓緊力解除時，為柱頭彈出提供動力。彈簧的彈力要盡可能大些，保證柱頭的順利彈出。如果彈簧力量過小，則可能因柱頭無法彈出發(fā)生一系列故障。

2.2.1 工作輥夾緊裝置

圖6 工作輥夾緊裝置

夾緊裝置由液壓缸控制，動作方向為垂直萬向軸方向。作為壓緊跳銷柱頭的工具，同時也起到支撐固定萬向軸的作用，其發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。夾緊裝置上的壓塊（圖6）直接壓到柱頭上，壓塊的厚度嚴重影響壓緊柱頭的程度，同時當壓塊松動時，也會影響壓緊柱頭的程度。夾緊裝置上的定位線落入含跳銷的套筒上的定位槽（圖3 圈處）里，對萬向軸起到支撐固定作用，當定位槽位置發(fā)生輕微變動時，壓塊則無法壓緊跳銷柱頭，同時夾緊裝置松動時，定位線固定不穩(wěn)，同樣會發(fā)生跳銷壓不緊的現(xiàn)象。

2.2.3 液壓系統(tǒng)

控制夾緊裝置的液壓缸要保證有足夠的力支撐、固定萬向軸，同時壓塊能夠壓緊柱頭。當壓力低時，萬向軸固定不穩(wěn)，壓塊無法找正位置；當壓力低到一定程度時，壓塊則壓不緊柱頭。所以要保證液壓系統(tǒng)壓力充足、穩(wěn)定。

2.2.4 竄輥位置

當竄輥位置出現(xiàn)問題時，夾緊裝置位置與跳銷位置無法對正，無法將柱頭壓緊。

2.2.5 夾緊裝置的接近開關(guān)

接近開關(guān)的位置直接影響夾緊裝置液壓缸的伸縮量，當接近開關(guān)位置出現(xiàn)問題時，夾緊裝置無法壓緊柱頭，故障發(fā)生。

2.2.6 萬向軸

當夾緊裝置固定好萬向軸后，萬向軸的十字包頭及花鍵軸身要處于相對水平的位置，若萬向軸軸身成V 形狀態(tài)，在插輥過程中，輥頭與套筒在徑向方向會存在異常阻力，無法正常插輥。

3 改進措施

根據(jù)以上原因分析，降低萬向軸故障的非計劃停機頻率，減少非計劃停機時間，需從以下8 點進行管理維護:①改善跳銷本體元件的材質(zhì)、強度，保證跳銷使用壽命；②制定跳銷定期更換周期，保證跳銷在工作時處于正常壽命周期內(nèi)；③跳銷備件準備充足，至少備出兩個更換周期的數(shù)量；④例行檢修期間對夾緊裝置進行緊固檢查，保證夾緊裝置固定完好；⑤對夾緊裝置壓塊定期檢查，必要時進行補焊修磨；⑥對夾緊裝置定位線定期檢查，必要時進行補焊修磨；⑦定期檢查接近開關(guān)位置，延遲接近開關(guān)得到信號后，發(fā)送液壓閥失電信號；⑧線下準備整套萬向軸備件，方便及時更換。