四輥可逆軋機機架輥故障分析及改造

摘要：針對3000mm中板四輥可逆軋機機架輥生產過程中易出現(xiàn)的各類設備故障：軸承壽命短、傳動易失效等具體問題，結合現(xiàn)場生產條件，經過多次摸索、試制對機架輥結構進行了改造優(yōu)化，收到了實際成效，實現(xiàn)了三鋼中板軋機機架輥的使用壽命由4～6個月延長至10～12個月。

關鍵詞：軋機機架輥；故障分析；結構改造

1.軋機機架輥簡介

三鋼中板四輥軋機機架輥位于軋輥兩側，是將板坯順利送入軋機輥縫并接受軋出的軋件的設備，通過斜墊、導板、楔塊卡緊在牌坊予設的凸臺及卡槽內。每個輥子的傳動端輥頸內嵌入鼓形齒內齒套，與帶鼓形齒的傳動軸、電機相接而傳動。

2.機架輥故障分析

機架輥在軋制過程中，由于處于軋制坯料熱幅射、軋輥冷卻水及除鱗高壓水的冷熱工況下，且頻繁受到軋件下扣的巨大撞擊，導致了軋機機架輥使用壽命普遍較短。現(xiàn)通過結合現(xiàn)場軋制條件及原機架輥設計結構，分析出三鋼中板軋機機架輥壽命較短的主要原因，并通過改造優(yōu)化各零部件結構，以提高機架輥使用壽命。機架輥故障主要因素總結如下：

2.1.機架輥軸承易損壞

原設計機架輥傳動側軸承座是通過軸承座與牌坊之間的O圈擠壓變形，通過變形量以防止冷卻水及氧化鐵皮進入機架輥軸承座。機架輥在生產過程中，O圈易受板坯溫度、氧化鐵皮及機架輥與牌坊相互振動擠壓而變形失效，致軋輥冷卻水及氧化鐵皮沿軸承座與牌坊配合面，并透過透蓋內側與定距環(huán)、內齒套之間的間隙滲入到軸承座內部，致軸承內部保持架、滾珠磨損嚴重，另冷卻水的滲入造成了軸承干油潤滑不足。尤其機前機架輥還受到機前高壓除鱗水的噴射，機架輥軸承座易在短時間內內部大量進水，使軸承潤滑完全失效，從而使軸承極易損壞。

2.2.機架輥離合傳動失效

機架輥離合傳動嚙合齒磨損失效主要有以下兩點：其一，原設計鼓形齒內齒套與傳動軸上齒輪軸嚙合處側面為開式結構，冷卻水與氧化鐵皮易可沿著軸承座與牌坊之間配合面并通過齒輪軸與內齒套周圈的空隙進入到內外齒嚙合處，造成了傳動嚙合面腐蝕、生銹、磨損。其次，傳動嚙合齒處無任何干油滑潤系統(tǒng)，傳動軸正反轉動工作時，易使傳動軸上的齒輪軸與內齒套嚙合齒處不斷磨損，擴大嚙合間隙，久之，造成了齒輪軸及內齒套上的傳動齒急劇磨損，直至傳動失效。

2.3.機架輥傳動內齒套與輥子聯(lián)接失效

機架輥傳動側的內齒套是通過4個M16×60的內六角螺釘鎖緊在機架輥輥子上。機架輥在軋制過程中，傳動軸是通過帶動內齒套轉動輥子。在機架輥正反轉時，由于配合間隙的存在易使內齒套與輥子之間產生巨大的正反轉沖擊力，致使內齒套卡塊與輥子卡槽配合尺寸不斷磨損變大。隨著內齒套與輥子卡槽尺寸不斷變大，螺釘易被切斷或松脫，造成螺帽外凸將機架輥卡住機架，無法轉動。

3. 機架輥改造優(yōu)化

針對以上問題，結合現(xiàn)場生產條件，經過多次摸索、試制對機架輥結構進行了以下優(yōu)化改善，并收到了實際效果。

3.1. 機架輥軸承座內結構改造

增設機架輥傳動側軸承座密封（如圖1）。在原透蓋內側增設一定位環(huán)，通過擴大原軸承定距環(huán)外徑及裝配骨架油封，以實現(xiàn)定距環(huán)、骨架油封及透蓋對軸承座內軸承的防護及干油存儲功用。即骨架油封裝配到位后，骨架油封中彈簧的軸向預緊力，能在較長時間內防止冷卻水、氧化鐵皮從定距環(huán)與透蓋之間間隙滲入到軸承座內部，另保障了軸承座內軸承干油潤滑，改善了機架輥軸承工況。

1-輥子；2-軸承座；3-透蓋；4-定位環(huán)；5-定距環(huán)；6-內齒套；7-骨架油封；8-O圈；9-軸承

圖1改造后軸承座內結構

3.2.傳動軸結構改造

首先，優(yōu)化傳動齒參數(shù)，在不改變機架輥傳動端卡槽內徑尺寸的前提下，將傳動齒分度圓直徑稍做擴大，即將原傳動齒參數(shù)：模數(shù)m=4；齒數(shù)=28；改為模數(shù)=6；齒數(shù)=18，則改造后傳動齒齒厚比改造前齒厚增加了50%。其次，將傳動齒材料由40CrMo改成30Cr2Ni2Mo，以提高傳動齒耐磨性。再者，增設傳動齒處干油潤滑：根據傳動軸結構特點，借助傳動軸內部空心結構特點，在傳動軸上鉆取一M10×1干油加油孔。通過定期人工干油槍注油方式，將干油注入于齒輪軸上齒嚙合處，實現(xiàn)對離合傳動齒處潤滑功用。另為避免頻繁正反轉傳動軸的傳動嚙合處因冷卻水及氧化鐵皮的侵入腐蝕，須在傳動齒嚙合處增設密封結構。在傳動軸與內齒套裝配處，新設水封定位環(huán)（如圖2），通過裝配V形水封，并在離合器傳動軸裝配到位的前提下，使V形水封、齒輪軸、內齒套及定位環(huán)之間能夠形成一密閉的存油空間。通過以上措施不僅實現(xiàn)了嚙合處干油的供油及儲油功用，也避免了冷卻水及氧化鐵皮對傳動嚙合面的腐蝕，保障了傳動齒處的潤滑，最大程度地延長了傳動軸的使用壽命。

1-輥子；2-加油口；3-螺釘；4-V形水封；5-定位環(huán)；6-齒輪軸；7-傳動軸；8-內齒套

圖2改造后傳動軸結構

3.3. 優(yōu)化內齒套與輥子裝配方法

由于機架輥的工況要承受巨大的沖擊及振動，因此如何避免機架輥內齒套上緊定螺釘松脫是首要任務。經多年來實踐經驗，可采取以下措施：首先在裝配時，選用高強度的M16×60的內六角螺釘對內齒套進行裝配。其次，在內齒套螺釘緊定到位后，將內齒套與輥子卡槽配合處用高強度焊條焊接起來，保障在巨大沖擊時，兩者相對位置的固定性，即可避免內齒套與輥子卡槽之間的相對沖擊、磨損。最后，將螺釘螺帽與內齒套焊成整體，避免因螺栓被切斷而發(fā)成的螺帽外突造成的機架輥卡死事故。通過改善內齒套裝配方法后，即避免了機架輥因緊定螺釘造成機架輥卡死的設備故障，又保證了輥子及傳動軸的之間的配合尺寸，大幅減少了設備修復成本。

4. 總結：

以上機架輥故障為三鋼中板軋機機架輥近幾年來的常見故障，通過對軋機機架輥改造優(yōu)化后，三鋼中板軋機機架輥的使用壽命由原先的4～6個月提高至10～12個月，并實現(xiàn)了在使用10～12個月后計劃檢修更換，另外，由于軸承座內潤滑的保障，實現(xiàn)了中板板軋機機架輥部分軸承的國產化，降低了生產備件成本。