粗軋機主傳動機構(gòu)及故障分析
2023-08-10
1 引言
天鐵熱軋生產(chǎn)線粗軋機采用雙向可逆式軋制，在板坯軋制過程中，由于輥系、平衡機構(gòu)及各種襯板間隙的原因，尤其在軋制速度較快的情況下，導(dǎo)致主傳動萬向接軸晃動大，十字萬向節(jié)頻繁損壞。
萬向接軸的正常與否嚴重影響著生產(chǎn)的穩(wěn)定性，因此，解決接軸晃動問題，提高十字萬向節(jié)的使用壽命，是保證整個軋機主傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，是有效節(jié)約成本，減少故障時間，保障連續(xù)生產(chǎn)的重中之重。
2 主傳動結(jié)構(gòu)及故障原因
主傳動萬向接軸裝置應(yīng)用于四輥粗軋機主傳動系統(tǒng)，安裝于主電機到粗軋機工作輥之間，其作用是將電機的轉(zhuǎn)動和力矩傳遞給軋輥。上、下萬向接軸的中間軸上各設(shè)置了一處平衡點，平衡裝置使上、下萬向接軸位置變動時處于平衡狀態(tài)。
當工作輥開口度變化時，保證軋鋼設(shè)備的正常工作。接軸平衡支承為SWP型軸承座式剖分式滾子軸承、上接軸平衡是由放置在平衡座上的上平衡缸通過杠桿及兩托板和軸承座進行平衡。
下接軸平衡是由通過放在平衡座上的下平衡缸直接頂住下軸承座底部的支撐墊進行平衡。萬向接軸由兩個十字萬向節(jié)組成，以實現(xiàn)不同軸線折角的等速運轉(zhuǎn)傳遞轉(zhuǎn)矩。
萬向接軸由兩套組合使用，結(jié)構(gòu)相同，但軸線傾角有一定差異，分別由輥端十字萬向節(jié)、中間軸、電機軸端十字萬向節(jié)3部分組成。這3部分的聯(lián)接采用法蘭端面鍵和18條 M72X4 螺栓把合裝配，傳遞電機輸出轉(zhuǎn)矩進行鋼板軋制。
萬向接軸與軋機工作輥采用扁頭軸與帶有襯板的扁頭孔聯(lián)接，傾斜角變化時的伸縮在此扁頭套內(nèi)完成。萬向接軸與上電機軸端法蘭及下電機中間過渡軸法蘭均采用端面鍵和 20 條 M72X4 螺栓把合裝配、傳遞轉(zhuǎn)矩。輥端十字萬向節(jié)，電機軸端十字萬向節(jié)采用 SWP 型剖分軸承座式十字萬向節(jié)、軸承壓蓋采用專用高強度螺栓與法蘭接頭預(yù)應(yīng)力裝配（見圖1）。
通過對主傳動系統(tǒng)的介紹，主要從以下幾方面探討該故障的原因：
（1）工作輥扁頭與萬向節(jié)扁頭孔間隙過大，造成扁頭孔在軸向上對工作輥沒有約束力，接軸轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生軸向力，造成電機轉(zhuǎn)動不穩(wěn)。
（2）工作輥或支撐輥間出現(xiàn)夾角，導(dǎo)致兩輥軸承座相對扭動，受力不均，產(chǎn)生較大軸向力，軋制過程中，萬向接軸隨軋輥出現(xiàn)擺動現(xiàn)象或致使十字萬向節(jié)軸承受力較大損壞。
（3）軋機輥系平衡系統(tǒng)或接軸平衡系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致接軸轉(zhuǎn)動不穩(wěn)，出現(xiàn)較大幅度的晃動。
（4）主電機潤滑系統(tǒng)故障、剖分軸承故障、十字萬向節(jié)軸承故障同樣會導(dǎo)致接軸出現(xiàn)轉(zhuǎn)動不平穩(wěn)、周期性擺動現(xiàn)象。
3 分析及解決
（1）工作輥扁頭與十字萬向節(jié)扁頭孔之間設(shè)計上雖有一定間隙，但該間隙值較小，兩者的相對位移也較小，在接軸運行過程中基本看不出。
但當扁頭與扁頭孔間的磨損加大，間隙增加時，兩者間就會發(fā)生較大的相對運動，接軸轉(zhuǎn)動過程中就不會和軋輥中心線一致，從而產(chǎn)生一定的夾角，由于軋輥是固定在牌坊里的，這就導(dǎo)致接軸在轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)周期性的晃動。尤其在咬鋼瞬間，較大的沖擊使軋輥扁頭與扁頭孔迅速分離，兩者間隙偏向一側(cè)，加大了接軸的晃動。
在正常軋制過程中，軋制力增大，接軸傳遞扭矩增大，軋輥扁頭與接軸十字萬向節(jié)扁頭孔基本不再發(fā)生相對運動，但由于兩者較大間隙的存在，會使接軸在軋制過程中出現(xiàn)周期性的擺動。
經(jīng)過檢修時的測量發(fā)現(xiàn)，除扁頭孔內(nèi)兩側(cè)襯板磨損嚴重超標以外，扁頭孔內(nèi)圓弧面也磨損嚴重，另外工作輥扁頭尺寸也磨損超標。為改善這一缺陷，對接軸十字萬向節(jié)做出以下改造：
十字萬向節(jié)扁頭孔兩側(cè)襯板可以通過更換新襯板來保證其設(shè)計尺寸，但萬向節(jié)圓弧面是整體結(jié)構(gòu)，只能進行堆焊，再加工來保證其設(shè)計尺寸，維修難度大，加工工藝復(fù)雜，成本較大，且不能保證維修后十字包的使用壽命。因此，決定對萬向節(jié)圓弧處增加一圓弧襯板（見圖2），可以通過更換襯板的方式來保證其圓弧面的尺寸，從而有效保證了接軸扁頭孔與軋輥扁頭的間隙在設(shè)計范圍內(nèi)。
（2）工作輥與支撐輥產(chǎn)生夾角的原因是多個方面的：
軋機牌坊工作輥襯板或支撐輥襯板磨損不均勻，尺寸偏差過大，不對稱磨損導(dǎo)致整個輥系中心線不在同一平面上；壓下系統(tǒng)兩側(cè)壓下量不同或 AGC 油缸調(diào)整錯誤，導(dǎo)致軋輥輥縫不一致，兩側(cè)軋制力和水平分力也不一樣；來料板坯溫度不均勻，出現(xiàn)橫向溫度差，導(dǎo)致兩側(cè)軋制力不同，造成軋輥出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，對萬向接軸產(chǎn)生軸向力；側(cè)導(dǎo)板?現(xiàn)偏差，導(dǎo)致板坯出現(xiàn)偏移，軋制過程中工作輥兩側(cè)軋制力不同，導(dǎo)致軋制力產(chǎn)生軸向分力；支撐輥下階梯墊不平，導(dǎo)致整個輥系處于傾斜狀態(tài)，軋制過程中產(chǎn)生軸向力，對十字萬向節(jié)軸承有較大損害。
為避免上述幾個原因的產(chǎn)生，對工作輥、支撐輥襯板窗口尺寸定期測量，定期更換來保證尺寸精度，對軋機牌坊本體進行?光修復(fù)，保證本體的尺寸精度；及時調(diào)整壓下系統(tǒng)偏差；精確控制調(diào)整加熱爐燒鋼溫度，保證板坯加熱均勻；側(cè)導(dǎo)板開口度定期測量，保證其對中效果；定期檢查清理更換下階梯墊，保證下支撐輥的水平。
（3）工作輥平衡液壓缸自位桿工作不正常，導(dǎo)致工作輥有軸向竄動時不能有效回位，使工作輥在軸向位置上不能到達原始位置，從而產(chǎn)生很大的軸向力，對接軸十字萬向節(jié)損壞加大；工作輥平衡液壓缸存在內(nèi)泄現(xiàn)象，導(dǎo)致工作輥不平或與支撐輥貼合不上，致使接軸轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)晃動；主傳動接軸平衡力偏差較大，導(dǎo)致接軸上下浮動，轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)晃動動較大的現(xiàn)象。
對工作輥平衡液壓缸的自位桿進行定期檢查，發(fā)現(xiàn)磨損嚴重或不能自動復(fù)位的現(xiàn)象要及時更換，保證工作輥平衡缸在水平方向上約束住工作輥；定期檢測工作輥平衡液壓缸兩腔壓力，發(fā)現(xiàn)問題及時更換油缸活塞密封，保證工作輥平衡液壓缸在垂直方向上約束住工作輥；定時合理調(diào)整接軸平衡壓力，保證接軸平衡點處于正確的位置。
（4）主電機潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障，頂起壓力不足或過大，潤滑不到位，使電機傳動軸摩擦力較大或瞬間卡頓；剖分軸承磨損嚴重，轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)瞬間卡頓導(dǎo)致接軸轉(zhuǎn)動不平穩(wěn)，使十字萬向節(jié)軸承受力較大；主傳動接軸十字萬向節(jié)軸承潤滑不到位，導(dǎo)致軸承磨損嚴重而損壞，這些故障都加劇了十字萬向節(jié)的損壞。
對主電機潤滑站的油品定期檢測，對主電機各潤滑點處軸瓦定期做油膜頂起高度的檢測工作，保證頂起高度在正常范圍內(nèi)；嚴格規(guī)范接軸剖分軸承潤滑制度，給剖分軸承增加在線溫度監(jiān)測點，有效保證了剖分軸承的正常運轉(zhuǎn)；對十字萬向節(jié)軸承建立合理的潤滑制度，保證軸承的潤滑。
4 結(jié)束語
粗軋機主傳動接軸十字萬向節(jié)扁頭孔改造之后，通過定期對扁頭孔及扁頭尺寸進行測量，及時更換襯板；對軋機窗口尺寸及各襯板尺寸的及時測量、更換；對軋機平衡系統(tǒng)的定期檢測與檢修，及軸承潤滑制度的改進之后，基本消除了因各類原因引起的接軸晃動故障，延長了萬向接軸的使用壽命，降低了成本，保證了設(shè)備的正常運行。
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