中厚板軋機多種輥端萬向節對比與分析

覃劍鋒，韓永強

（柳州鋼鐵股份有限公司中板廠，廣西 柳州 545001）

軋鋼機主傳動裝置的作用是將電動機的運動和力矩傳動給軋輥，在很多軋鋼機上，主傳動裝置由減速機、齒輪座、聯接軸和聯軸節等部件組成，某些板坯及板帶軋機，主傳動是由電動機直接傳動軋輥的。柳鋼中板廠軋機就是采用電動機直接帶動軋輥進行工作，自1998 年四輥生產線投產以來，隨著生產需求的不斷提高，輥端萬向節結構形式也在不斷優化和改進，按照萬向節結構形式可分為滑塊式萬向節、分體軸承座式萬向節和整體軸承座式萬向節三種結構形式，按端面法蘭連接形式可分為端面鍵和端面齒兩種結構形式。

1 滑塊式輥端萬向節

結構組成：輥端扁頭、銅滑塊、輥端叉頭、定位軸、銷軸、襯套組成，下圖圖1 為組裝好的一套滑塊式輥端萬向節。

結構優點：結構簡單，拆裝方便。萬向節使用過程中，有部分組件出現問題后，能夠自行拆卸，更換受損部件，有維修部門自己組裝，作為備件上線使用。而且能夠減少外委維修費用。

結構缺點：

（1）該種形式萬向節屬于開式結構，密封性較差，由于銅滑塊在運行期間需保持良好的潤滑狀況，才能保證萬向節的配合間隙保持在合理的范圍內，然而在實際生產過程中，銅滑塊的加油周期不能得到保證，而且，加注的潤滑脂在反復旋轉過程中，很容易被甩出，造成銅滑塊不能得到有效地潤滑。

（2）銅滑塊本身的材質及加工工藝要求較高，目前較多供貨商受設備或者技術的限制，加工精度很難達到設計要求，有些成分存在問題，有些加工工藝存在問題，有些熱處理工藝存在問題，加工出來的滑塊很難滿足生產需要，這樣就會對萬向節的使用帶來很大的影響。截止到目前，在生產過程中，銅滑塊的損壞形式有以下幾種情況。

①銅滑塊表面硬度不夠，磨損較快，短期內磨損量超過2mm，在運轉過程中，扁頭和叉頭出現相對竄動，整根萬向接軸晃動較為明顯，對于主電機滑動軸承、接軸平衡裝置及工作輥裝置都會帶來不利的影響。②銅滑塊材質成分不均勻或者輥端叉頭圓弧面磨損不均，造成銅滑塊在運轉過程中，出現受力不均的現象，在銅滑塊受力集中部位極易造成斷裂，斷裂嚴重時會造成整個萬向節脫出，造成較大設備事故，斷裂較輕時，造成生產意外終止，被迫停機檢修。下圖圖2 為銅滑塊斷裂1/3 時的圖片。

圖2 滑塊斷裂圖片

（3）該種結構形式的輥端萬向節的輥端扁頭內襯板接觸面容易磨損，磨損后進行焊接修復，焊接修復再上線后在圓弧角處很容易產生裂紋，造成設備隱患，隨著修復次數的增多，裂紋頻發的周期日益變短，裂紋一旦萌生后，隨著軋機的正反轉，裂紋在不斷的交變應力的作用下極易擴展，即使能夠及時發現，進行更換，也會造成生產的中止，如何點檢不到位，未能及時發現裂紋的擴展，很有可能造成扁頭的崩裂現象（如下圖3 所示），給設備的正常運行帶來極為不利的影響。

圖3 輥端萬向節損壞圖片

圖4 改進后的軸承座

圖5 端面鍵C 型帶導向套結構的輥端萬向節內部結構

圖6 端面齒內部結構示意圖

（4）滑塊式輥端萬向節優點是拆裝方便，當扁頭、滑塊或者叉頭等部件出現磨損或者損壞時，可以由自己廠內維修人員自行拆卸，更換損壞的部件，降低維修費用，減少修復周期。

2 端面鍵C型不帶導向套結構的輥端萬向節

該種萬向節在十字包部位做了改進，采用整體式軸承座來替代滑塊式和分體式結構形式，該種結構形式取消了滑塊和分體式軸承座的緊固螺絲，減少了故障發生點。

該種萬向節在十字包和輥端扁頭采用分體式結構，由端面齒的結構形式進行連接，由于輥端扁頭發生故障率的幾率比較高，而且修復效果不是很理想，因此，我們可以直接將輥端扁頭進行報廢處理，購買新的扁頭備件，組裝后即可僅需上線使用，這樣大大降低了整體報廢的費用。

將剖分式軸承座改為整體式軸承座，避免因螺栓斷裂或松動造成的十字軸損壞。

3 端面鍵C型帶導向套結構的輥端萬向節

該種萬向節在輥端扁頭部位做了改進，在原來輥端萬向節的基礎上加長了扁頭的尺寸，在加長部位加裝了導向套部件。該導向套的加裝一方面固定了軋輥在輥端扁頭內的竄動，另外一方面有效的減弱了扁頭圓弧角所承受的應力，增大了有效承載面積，大大減弱了應力集中的產生。

4 端面齒C型帶導向套結構的輥端萬向節

該種萬向節在輥端叉頭端面法蘭部位做了改進，將原有端面鍵的結構形式替換成端面齒結構形式。原有端面鍵結構形式的輥端萬向節在拆裝時很有可能因為端面鍵的配合較緊或者端面鍵與鍵槽出現咬合現象造成端面鍵不易拆出，而且鍵槽在長期的交變載荷的作用下，鍵槽邊角容易產生裂紋，而且不易修復。此外，在安裝過程中鍵與鍵槽必須對應一致，出現傾斜角時便不能裝進去，需調整好角度后方能安裝進去，增加檢修工時。而端面齒形式的輥端法蘭在安裝過程中則不需要擔心角度偏差問題，提高檢修效率，降低更換時間，而且，端面齒具有自動調整對中的優點。此外，由于齒面連接的接觸面比端面鍵接觸面大，法蘭所能承受的載荷也比較大，而且在正反轉的過渡比較平穩。

5 結論

柳鋼中板廠2800 四輥軋機自1998 年投產以來，一共使用了5 種不同結構形式的輥端萬向節，綜合使用性能來說，端面齒輥端法蘭配有導向套的輥端扁頭的整體式萬向節使用性能最好，上線10 個多月均未出現影響生產的設備故障。