步進式冷床升降機構偏心輪滾動軸承頻繁損壞的解決

陳忠華，馬冬冬，岳雨龍

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司設備檢修公司，安徽馬鞍山 243000）

1 引言

馬鋼第三鋼軋總廠方坯連鑄機冷床傳動機構中，升降偏心輪滾動軸承的頻繁損壞，且滾動軸承更換難度大，耗時長，無法使用生產間隙時間完成損壞軸承的更換。這個問題一直困擾著業主和我公司負責該處設備保產的人員。為了有效地解決軸承頻繁損壞現象和在有限的時間內完損壞軸承的更換，我公司相關人員和業主方進行多次的溝通和交流，決定從設備本身和更換工藝兩個方面來解決問題。通過本次檢修的實踐，成功地解決了此問題。

2 現狀及原因分析

2.1 步進式冷床軸承部分現狀

不論是六機六流還是四機四流，其拉出的鋼坯都必須由冷床進行冷卻和傳輸。步進式冷床是由許多個V形板和B形板，并將其固定在立柱上，而立柱又固定在橫梁上，橫梁靠裝在傳動軸上的連桿來支撐，連桿是通過軸承裝配在傳動軸的偏心輪上。冷床在工作時，是依靠一根主傳動軸通過偏心輪來實現的，主傳動軸上一共裝有8個偏心輪，偏心輪上裝有連桿，連桿是通過裝在偏心輪的軸承進行前后往復運動的，它所采用的是滾動軸承，其內徑為500 mm，外徑為800 mm，寬度為280 mm，12組軸承承載著冷床本體和方坯，其重量至少有上千噸，而且環境溫度非常高，氧化鐵皮到處都是，長時間運轉，造成滾動軸承損壞，影響到生產的正常進行。

根據現場觀察，由于塵埃、異物的侵入，潤滑不到位，滾道與滾道體相對運動時會引起表面磨損，磨損的結果使軸承游隙增大，振動及噪聲也隨機增大。同時由于交變載荷的作用，首先在表面下一定深度處（最大剪應力處）形成裂紋，繼而擴展到接觸表面，最終造成滾動軸承的內外滾道和滾動體表面發生嚴重破裂。自從1994年步進式冷床投產以來，共更換滾動軸承6起，給生產造成巨大影響。更換時間統計見表1。

表1 步進冷床滾動軸承更換時間統計表

2.2 原因分析

目前滾動軸承損壞率較高,由于滾動軸承自身的結構及其與軸的配合關系，導致其更換（拆除和安裝）較困難，需要較長的時間，嚴重影響著生產線的正常生產。為了徹底解決步進式冷床升降機構偏心輪軸承損壞對正常生產的影響問題，我們從設備自身（滾動軸承）的優缺點及設備更換施工工藝兩個方面來分析該問題。

2.2.1 設備自身原因分析

目前偏心輪的軸承采用滾動軸承，我們從滾動軸承自身的特點和冷床下部的環境（滾動軸承工作環境）特點來分析該問題。滾動軸承及其工作環境特點對比如表2所示。

表2 滾動軸承滑動軸承特點及其與工作環境對比表

從表2可以看出，兩者明顯的差別是在受沖擊能力方面，而它們的工作部位偏心輪正是受沖擊載荷大的地方。這也是滾動軸承經常被破壞性損壞的原因所在，于是我們同業主一致決定將原滾動軸承改為剖分式滑動軸承（見圖1）。

圖1 剖分式滑動軸承示意圖

2.2.2 兩種軸承比較

步進式冷床升降機構偏心輪軸承由滾動軸承改為剖分式滑動軸承，不僅增強了該機構承受沖擊載荷的能力，提高了軸承的使用壽命，降低了設備的故障率，同時為今后設備的維檢帶來了方便，大大縮短了該軸承的更換時間，保障了連鑄生產線的順利運行。下面就兩種軸承更換工藝進行對比就可以看出滾動軸承改為剖分式滑動軸承的優點。

3 設備更換施工工藝

剖分式滑動軸承更換工藝（由原滾動軸承更換為剖分式滑動軸承）。

3.1 施工準備

（1）拆除主軸上擋氧化鐵皮的所有護板。

（2）主軸位于冷床下方，把提升(步進)偏心輪四周凹槽及周邊的氧化鐵皮和油污清理干凈。

（3）確定停機位置,將提升偏心輪轉動到最高位后,即看固定偏心輪的鍵朝上就可以了，然后分別用2只2 t葫蘆將步進大連桿或升降大連桿兩端分別固定好。

（4）拆除靠近偏心輪側的主軸旁軸承座上蓋及潤滑油管等,將冷床主軸上偏心輪原滾動軸承割除清理干凈。

3.2 用氣焊割除原開裂已損壞的滾動軸承

（1）將提升(步進)大連桿固定牢后，以主軸為基準測量出原滾動軸承內圈升降凸輪面和外圈升降連桿內圓的相對位置尺寸及公差數據。

（2）利用氣焊割刀將偏心輪壓蓋螺栓全部割除，去除偏心輪兩側壓蓋并吊移走。

（3）讓有經驗的氣焊工人用割刀將偏心輪外滾動軸承內圈和提升大連桿內滾動軸承外圈割除，必須確保不能燒壞提升(步進)大連桿的內圈表面和偏心輪升降凸輪的外圈表面，并將軸頸、連桿內清理干凈，疏通油路使潤滑到位。

（4）再一次清理現場,待工件冷卻后，復合位置尺寸，如有變化進行適當微調整，同時進行新滑動軸承裝配前的裝配尺寸鏈復測、檢查、確認，對安裝面進行修理、打磨、去毛刺。

3.3 剖分式滑動軸承安裝

（1）將滑動軸承的兩件內襯先擺放到升降凸輪上，加油后再將內圈下瓦合上，再將外圈下瓦重疊裝配就位，輕輕推入偏心輪凸輪與升降大連桿間。

（2）然后用葫蘆拉著內圈和外圈下瓦吊裝孔M16的螺栓收緊，同時兩位鉗工用兩根銅棒順著收緊方向將內圈和外圈下瓦慢慢敲擊由上翻入下面，使內圈和外圈下瓦裝配到正常位置并讓兩件內襯和內圈和外圈兩塊下瓦平齊。

（3）同樣安裝另兩片內襯后裝配滑動軸承的內圈上瓦，要使內襯的外槽攘入上瓦內圈的凹槽中，因為這時外圈上瓦還未裝配留有外圈上瓦的90 mm空間，加耐高溫潤滑油。

（4）用銅棒輕輕敲擊、安裝推入滑動軸承的外圈上瓦進入升降大連桿內圈與內圈上瓦外之間，讓其軸向裝配到位，然后用內六角扳手裝配兩側的鎖緊圈并按技術要求擰緊。

（5）最后將兩側擋蓋安裝壓緊，用M24穿芯螺栓緊固，并加油，將原來調節高度的焊接有多組墊片的導軌16件全部更換掉，使冷床上部齒扳和搖架連桿等恢復的原來狀況。

（6）檢修后，試車觀察主軸與偏心輪大連桿的運動及冷床上部V型齒板和U型齒板相對運動情況，如遇阻滯或不妥時進行適當的調整直到運動正常。

4 實際效果及其分析

4.1 實際效果

對上述的兩項原因進行分析后，大家一直認為將滾動軸承更換為滑動軸承不但可以減少軸承自身的損壞，同時可以大大地縮短軸承更換時間。于是決定在9月10日馬鋼三鋼軋方坯連鑄機1#冷床主軸B段4#、2#提升(步進)偏心輪軸承更換中采用了此方案，結果只用了29個小時就完成了此項施工任務，而此前完成同樣的工作量需8天左右，效果顯而易見。實踐證明此方案不但是可行的，而且效果非常好，可以說是成功地解決了冷床此問題。

4.2 效果原因分析

取得成效的直接原因是將滾動軸承更換為了剖分式滑動軸承，是由軸承自身結構及其特性決定的。

（1）由于滾動軸承為整體式環狀結構，拆除時可以采用破壞性拆除，但在破壞性拆除軸承時，要保證軸的不受損傷，此項工作要求高水平的氣焊工來完成。安裝時必須將軸承套至主軸上，因此必須將主軸及主軸間的聯軸器拆除。因此要將主軸上部的大部分設備拆除及恢復。如：上部相關齒板和大部分搖架拆除、拆開主軸上的聯軸器螺栓，拆開連桿后將主軸吊至地面對主軸進行相應的修復，和新軸承的安裝。新軸承安裝完畢后再將主軸吊至冷床下部進行所有拆除設備的恢復。由此可以看出，為了更換一個軸承要做很多的無用功，造成人力和物力上的浪費。

（2）將滾動軸承更換為剖分式滑動軸承，由于軸承本身是剖分式結構，可直接分片裝入，不需拆除齒板、搖架和主軸等設備，大大地減少了工作量和作業時間。值得一提的是，本次檢修只用了29個小時完成了過去7～8天的工作，本次29個小時是包括滾動軸承拆除，下次直接是滑動軸承與滑動軸承之間的更換，時間會更短。

（3）滑動軸承自身具有良好的抗沖擊載荷的特性，使得滑動軸承能勝任冷床的環境特點，這種特性最終導致軸承使用壽命的延長，設備的故障率的減少，從而保證了生產線的正常生產。

5 結論

（1）將步進式冷床升降機構偏心輪的軸承由滾動軸承更換為剖分式滑動軸承是可行的。

（2）將步進式冷床升降機構偏心輪的軸承由滾動軸承更換為剖分式滑動軸承提高了升降機構抗沖擊載荷的能力，延長設備使用壽命，減少了設備故障率。

（3）將步進式冷床升降機構偏心輪的軸承由滾動軸承更換為剖分式滑動軸承減少了軸承維護及其更換（如果損壞)工作量，從而減少了作業時間，為生產線贏得了寶貴的生產時間。