寬厚板軋機機架輥故障分析與改善措施

董 杰

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司寬厚板事業部，山東 濟南271104）

1 前 言

寬厚板軋機機架輥復雜的機械結構導致故障點增多，軋機機架輥故障頻發且更換困難，造成巨大的停機浪費和故障損失。國內多條寬厚板生產線的機架輥結構形式總體相近，稍有差別，普遍存在故障率高的缺點。如山鋼萊蕪鋼鐵寬厚板采用單臺電機帶動3根輥道的機構齒輪箱為分體式，頻繁出現齒輪、軸承損壞狀況，平均使用壽命4個月；濟鋼寬厚板箱體潤滑方式為外置管路，出現過齒輪軸承損壞，平均使用壽命8 個月；湘潭寬厚板機架輥齒輪箱為整體式，同樣采用1 臺電機帶3 根輥道的傳動方式，主要故障點是進水故障，其精軋機平均使用壽命9 個月。針對萊鋼寬厚板產線機架輥存在的兩種主要故障，通過對比各個產線機架輥結構，通過細致分析萊鋼機架輥在密封、軸承箱、鎖緊機構等結構上存在的缺點，確定主要故障原因、制定改善措施。通過改善，萊鋼機架輥的使用壽命延長到9個月。

2 機架輥潤滑油泄露故障原因及改善措施

機架輥潤滑油泄露導致潤滑油量不夠或潤滑油進水，造成潤滑不良，誘發軸承、齒輪損壞。幾種泄露故障介紹如下。

萊鋼寬厚板機架輥軸承箱采用分體式結構，“分體式箱體”結構中的結合面位置潤滑油泄露，是泄露故障發生的主要形式。在分體式箱體結構中，稀油端的進油孔在下箱體，油道通過結合面，經過上箱體才能到達各個潤滑點。油道出現“易漏點”，在上下結合面部位，通過在油道中安裝3個O型圈來密封。機架輥長時間使用后，特別是其所處的環境溫度較大的情況下，O 型圈老化硬化，此處泄露經常發生且不易消除。

摒棄分體式箱體，采用整體式箱體結構可以有效解決這一問題。萊鋼寬厚板進行了設備結構改造，將分體式箱體改造為整體式箱體，見圖1。整體式箱體的設計主要以安裝尺寸、潤滑油路布局、惰齒的裝配方案等為設計重點，改造后取得了良好的治漏效果。

圖1 機架輥整體式軸承箱改造圖示

針對整體式箱體惰輥無法安裝的缺陷，可以采用設計加工定位軸套的方法，用于安裝和定位軸承與齒輪。

軸承箱結合面泄露是機架輥潤滑油泄露最主要的故障形式，除此之外，還有幾種泄露故障可以通過簡單的更換易損件、恢復零件尺寸精度來消除，如軸承密封處的泄露，原因主要是唇封與軸套磨損出間隙、端面密封墊壓縮量不夠，可以通過定期更換唇封、密封墊、軸套的措施進行消除；表面油道、螺栓孔泄露，可以通過在線焊補的方式進行消除。

在齒輪箱改造的同時，對與之配合的密封及端蓋進行結構性改造，增強密封效果，見圖2。設計密封裝置，利用機架輥轉動時的離心力，以機械裝置輔助導流，防止高壓水沿輥子軸進入箱體，同時防止油脂泄漏。采用雙層密封，以及密封之間設計管路和油室，提供雙向的油壓來增強密封性，抑制空氣和水汽的進入并防止油脂泄漏。

3 機架輥齒輪斷裂故障的原因和改善措施

機架輥齒輪負載高，受沖擊大，長期使用后安裝精度變差，多條產線出現過齒輪斷裂的故障，分析其主要原因及改善措施如下。

圖2 機架輥密封改造示意圖

1）機架輥鎖緊裝置失效。無論是萊鋼選用的液壓式鎖緊裝置，還是濟鋼等產線選用的斜鐵式機械鎖緊，都會發生液壓缸內泄、斜鐵磨損等故障，導致鎖緊失效。鎖緊裝置失效直接導致機架輥的振動，使軸承齒輪處于惡劣的運行環境下，造成損壞。萊鋼寬厚板針對機架輥鎖緊失效故障，自主研發了一種自動補償鎖緊裝置，見圖3，借助液壓缸的補償功能和斜鐵的自鎖功能，實現了機架輥的有效鎖緊。

圖3 一種自動補償鎖緊裝置

2）機架輥安裝位置的尺寸精度失效。隨著機架輥震動和環境的腐蝕，機架輥安裝位置的牌坊及附著的滑板出現磨損。安裝尺寸失效使機架輥齒輪不能良好的嚙合，出現局部接觸和交變應力，降低齒輪壽命。另外機架輥本體備件，如輥子、齒輪箱的局部尺寸精度下降，對軸承、齒輪的定位精度、密封性產生不良影響，繼而造成故障發生。上述牌坊、輥子、齒輪箱等位置的磨損可以通過定期測量和修復進行精度恢復，消除故障因素。

3）惰齒結構的缺陷與改善。萊鋼寬厚板機架輥，齒輪箱內的惰齒與軸的連接采用帶錐度的軸孔結構，這種結構在裝配時，受齒輪的熱裝溫度、軸孔的過盈量等因素影響，齒輪和軸不能實現穩定的定位。在軸線方向，齒輪和軸靠零件間的過盈配合實現定位。在運行過程中的交變載荷、沖擊等因素的影響下，齒輪沿著齒輪軸的軸線方向發生竄動。一旦發生竄動，齒輪的傳動精度完全失效，將迅速損壞。針對此項缺陷，重新設計圓柱軸孔的結構形式，在齒輪兩端采用臺階和定位軸套對齒輪進行定位，消除齒輪竄動的條件，消除故障隱患。圓錐軸孔與圓柱軸孔結構齒輪軸裝配見圖4。

圖4 圓錐軸孔與圓柱軸孔結構齒輪軸裝配比較

4 結 語

通過對機架輥軸承箱、密封、鎖緊機構、齒輪等多處結構的改善，萊鋼寬厚板機架輥的故障明顯減少。機架輥的潤滑油泄露、齒輪斷裂等故障得到了有效遏制，其使用壽命由原來的4 個月延長到9 個月以上。對維護成本的降低、生產的連續性提高起到良好的促進作用。多項改善方法和經驗對同類產線的設備結構改善、故障消除具有推廣借鑒意義。