軋機竄輥耦合系統潤滑缺陷分析及改進

王樹友　尚玉青　劉振杰

摘 要：本文主要介紹2180冷軋軋機竄輥耦合系統潤滑的組成，結合現場竄輥耦合潤滑系統常見的故障以及潤滑結構設計的缺陷等問題進行了分析；提出結構修改、新型密封結構的設計等相應的措施。很好的解決了現場的竄輥耦合系統的潤滑缺陷，保證竄輥耦合系統潤滑的效果和竄輥耦合系統的穩定運行。

關鍵詞：軋機；彎輥系統；功能；故障；措施

邯寶冷軋廠2180mm酸洗機組采用五機架六輥中間輥CVC軋機， CVC中間輥竄輥軸向竄動行程達±285mm，中間輥輥面加工成S形瓶裝結構，兩輥大小頭在軋機上互成180°方向配置，可以實現軸向相反方向移動，因而軸向移動距離可以實現無級變化，從而實現輥縫連續凸度調整控制的目的。中間輥竄輥裝置安裝在傳動側中間輥彎輥塊上，由竄輥驅動裝置和竄輥耦合裝置兩部分組成。竄輥耦合裝置通過一個三位液壓缸實現與中間輥的快速連接和斷開，竄輥耦合裝置連接于竄輥的驅動裝置，竄輥驅動裝置是通過兩個內置位置編碼器的液壓缸實現中間輥的軸向竄動。竄輥耦合裝置采用的是稀油潤滑，軸承為止推軸承，承受軋制過程中的軸向力。

本文將針對本廠竄輥耦合裝置潤滑系統常見的故障，從其結構及工作原理進行分析研究，并提出相應的措施。

1 竄輥耦合裝置及潤滑系統

竄輥耦合裝置主要由三位油缸及其導桿部分、勾板、緩沖套、連接套筒、連接定位環部分、止推軸承座部分等組成，見圖1所示。

竄輥耦合裝置是由一個三位液壓缸帶動連接塊軸向移動實現竄輥的換輥位（釋放位）、連接位（非軋制位）、軋制位。竄輥系統中間耦合裝置，連接中間輥和竄輥裝置并實現中間輥的軸向運動，在需要換輥時，連接裝置打開，從而可以將中間輥抽出，實現中間輥與竄輥裝置的快速斷開與連接。

其中止推軸承為雙列圓錐止推軸承，潤滑方式為稀油潤滑循環，安裝在軋機驅動側，集成在CVC竄輥裝置中。可跟著竄輥裝置軸向竄動，也可隨彎輥塊上下運動。該軸承承載中間輥所受到的全部軸向載荷。竄輥耦合裝置止推軸承潤滑系統由一個進油管、兩個回油管、四個唇形密封以及七個O型密封圈組成，見圖2所示。

2 軋機竄輥耦合系統潤滑缺陷分析及措施

軋機中間CVC竄輥作為冷軋板型控制的核心部件，是保證冷軋板型的關鍵部件之一。中間輥能否在液壓缸的驅動下實現軸向無極的連續凸度控制關鍵在于竄輥耦合裝置能否正常的工作，軋機竄輥耦合裝置在使用過程中，止推軸承的使用壽命一般在10個月左右，軸承會出現點蝕、剝落，甚至抱死的事故發生。竄輥耦合裝置止推軸承抱死將引起機架的堆鋼斷帶，嚴重影響的生產線的穩定運行。針對竄輥耦合裝置在使用過程中出現的問題，我們進行了結構的優化和改進。

2.1 竄輥耦合裝置止推軸承內套結構缺陷分析及措施

在投產初期第一次出現支腿軸承抱死事故，現場人員對竄輥耦合裝置進行了解體檢查發現止推軸承的定位內套設計存在很大的缺陷，導致密封效果不佳，軸承座進水使軸承潤滑不良而導致止推軸承抱死。止推軸承座局部放大圖見圖3包括軸承座、止推軸承兩套、內套1、內套2、內套3、油封兩對、及O型圈7個及壓蓋等。根據圖紙設計，所選止推軸承的內圈厚度為62，而實際所用軸承的內圈厚度為68，因此，在圖3所圈出的位置，內套1與內套2，內套1與內套3將存在干涉，不能裝配到位。

針對內套的設計缺陷導致密封效果不好的問題，現場采取的解決方案為（如圖4）：在干涉的部位，將內套2、內套3去掉6mm，使之能夠裝配到位， 為達到各零部件裝配到位， 同時能將O型圈壓緊，保證密封效果，對內套1、2、3進行相應的修改：將內套1裝軸承處軸肩尺寸加長，從66.4mm改為72.4mm，螺紋段從60mm縮為54mm，其他結構不變，尺寸鏈上各尺寸相應做出更改；內套2將螺紋段從60mm縮短為54mm，整體縮短6mm，其他尺寸做相應改變；內套3將伸出段從32.5mm縮短為26.5mm，整體縮短6mm，其他尺寸做相應改變。

通過上述措施的實施，不僅保證了竄輥耦合裝置止推軸承的密封效果同時保證了裝配精度。

2.2 竄輥耦唇形密封結構缺陷分析及改進

圖3所示，由于推力調心滾子軸承存在0～2°的調心角，所以耦合內套與軸承座之間有0～2°偏心角，通過相似三角形計算出耦合內套的最大擺動距離為11.63mm，那么在軋制過程中由于軸向11.63mm的擺動將造成骨架密封下半部分被擠壓損壞而上半部分存在間隙；同時推力調心滾子軸承與軸承座之間存在1mm的間隙，相當于中間輥與耦合內套最大可以偏移理論中心線2mm，進一步損壞骨架密封。

上述結構存在的缺陷是導致兩組唇形密封壽命較短的主要原因，唇形密封的損壞將導致乳化液進入潤滑系統和大量潤滑油的泄露，竄輥潤滑系統在嚴重的時候系統的壓力不足0.5bar，而正常值為2.0bar，潤滑油被乳化，導致止推軸承潤滑不良使用壽命縮短，嚴重時出現抱死。

圖3所示兩組背靠背安裝唇形密封，由于部件的空間所致，在安裝的過程中只能涂部分潤滑油，且潤滑油沒有辦法及時補充，在使用過程中容易出現唇口處高溫碳化現象的發生，該缺陷是唇形油封使用壽命較短的另一個原因。

針對上述結構缺陷導致的竄輥唇形密封壽命較短的問題，設計了一種新型的竄輥密封結構同時對唇形密封唇口處制訂了周期的補油計劃。新設計的CVC竄輥耦合機構密封裝置示意圖見圖5。

圖5標記為：止推軸承1、軸承座2、壓蓋3、耦合內套4、透蓋5、輥側內套6、密封套7、左補償密封套8和右補償密封套9、彈簧座孔10、彈簧11。

新型左、右補償密封套構成靜環，密封套構成動環，可隨著輥側內套旋轉；安裝于透蓋圓環內圓周的多個彈簧構成彈簧組提供預緊力，在彈簧組預緊力的作用下使靜環左、右補償密封套的弧形環壁內壁緊緊貼在動環密封套外圓周面從而形成主密封面。

動環密封套密封槽內安裝著O型圈套于輥側內套，兩者之間形成良好的密封面。靜環左、右補償密封套密封槽內的與透蓋、密封壓蓋之間形成側面密封面。上述密封面形成CVC竄輥耦合機構密封裝置的密封功能。

2.3 竄輥耦合潤滑零部件設計缺陷及改進

原設計中進油口對絲的通徑只有6mm，在使用過程中容易出現膠管脫落導致進油管被堵塞，引起竄輥耦合系統潤滑不良。目前機架的上下中間輥稀油潤滑共用一個測壓點，這樣如果其中一個進油發生堵塞，從壓力上并不能得到反應，不能及時判斷潤滑情況。竄輥耦合裝置在運轉的過程中由于止推軸承偏心角和軋輥輥徑變化的作用下，導致固定壓緊唇口密封的壓蓋與內套之間存在不同程度的機械磨損磨損之后毛刺將唇形密封損壞。

針對上述問題，現場將進油口的對絲通徑增大改為8mm，保證了進油管的通透性；同時對將原設計中中間輥的上下兩路的測溫點和測壓點分開，使每一油路都能得到監控，并將壓力設定一高限報警值，壓力過高說明油管堵塞，這時進行報警保護；定期拆檢進油管和回油管，對異物進行清理（尤其出現竄輥燒軸承時）；對唇形密封的透蓋局部尺寸進行了修改將原來透蓋的直徑尺寸增加4mm，可確保在運轉過程中該罩不會與中間輥臺肩和耦合裝置的襯套發生接觸。

3 結語

冷軋竄輥耦合裝置設計的結構緊湊，制造的精度高，耦合機構設計巧妙，能夠通過其耦合裝置的三個位置快速的實現換輥，同時止推軸承的設計很有效的承受了中間輥在軋制過程中的軸向力。本文針對竄輥耦合裝置潤滑系統中部分元件的設計缺陷導致的潤滑不良問題，進行了分析，并提出了可行的解決方案，設計了新型的密封結構，保證了潤滑系統的潤滑效果，延長了軸承的使用壽命。

參考文獻：

[1] 顧云舟，等.寶鋼2030冷連軋機組1#～4#機架彎輥力的自動設定.遼寧：冶金設備，2000.

[2] 劉振杰，等.2180冷軋軋機竄輥故障分析及措施.河北：河北冶金設備交流年會，2013.

[3] SMS技術附件.

作者簡介：王樹友（1978-），男，畢業于燕山大學，本科，工程師。