H型鋼UF軋機齒輪箱替換的理論與實踐

宋貴喜

長治市長鋼工程建設有限公司 山西 長治 046000

引言

某公司中型H型鋼廠設計年產量60萬噸，產品規格：腹板高100-500mm,翼緣寬為100-260mm。由德國SMS Meer公司基本設計，軋機系統采用的是二輥可逆開坯機(BD)和CCS串列萬能軋機機組。其中萬能軋機機組包括UR(萬能粗軋機)、E(軋邊機)、UF(萬能精軋機)。

某年UF齒輪箱齒輪軸斷裂，沒有備用齒輪箱，從外部借回2500KW齒輪箱一臺。為保證生產線盡快恢復根據現有設備資源情況，經軋制力矩測算2500kW齒輪箱能夠滿足UF軋機力矩要求。需將借回的齒輪箱替換安裝以滿足生產需要。

1 兩個齒輪箱尺寸比較

3500kW齒輪箱與2500kW齒輪箱的尺寸參數差別：單位：mm

項目齒輪箱 中心高輸入軸身輸出軸身安裝尺寸(軸)安裝尺寸(縱)3500齒輪箱65015101435190013402500齒輪箱8001365133520001080差值-150145100-100260

由上表1可知2500齒輪箱比3500齒輪箱軸向小245mm,中心高150mm,安裝尺寸軸向長100mm,縱向短260mm，兩齒輪箱聯軸器軸頭尺寸一致。

2 軸向安裝尺寸問題的解決方案

2.1 齒輪箱安裝中心線保持不變，改變聯軸器裝配帶長度的方法保證連接尺寸。此方案輸入端聯軸器有145mm沒有裝滿，輸出端有100mm沒有裝滿，驗算無鍵連接強度是否符合：

2.1.1 校核電機端聯軸器連接強度

2.1.1.1 電機端聯軸器最小結合壓強：

由圖紙查T=1.149×109N.mm；手冊查μ=0.11

Pfmin=2×1.149×1093.14×4572×355×0.11=89.76Mpa

2.1.1.2 包容件直徑比：

qa=dfda=457800=0.571 qi=0(實心軸取0)

2.1.1.3 包容件的最小直徑變化量：

eamin= PfmindfCaEa查手冊得Ca=2.452 Ea=2×105eamin=89.76×457×2.4252×105=0.497mm

被包容件的最小直徑變化量eimin= PfmindfCiEi=89.76×457×0.72×105=0.144mm

2.1.1.4 傳遞載荷所需的最小有效過盈量：

eemin=eamin+ eimin=0.497+0.144=0.641mm

2.1.1.5 包容件不產生塑性變形所允許的最大結合壓強：

Pfmax=aδsa查手冊a=0.38 c=0.5 聯軸器材質以45鋼考慮

δsa=400Mpa Pfmax=aδsa=0.38×400=152 Mpa

2.1.1.6 被包容件不產生塑性變形所允許的最大結合壓強：

Pfmax=cδsi=0.5×400=200 Mpa

2.1.1.7 包容件不產生塑性變形所允許的最大直徑變化量：

eamax= PfmaxdfCaEa=152×457×2.4252×105=0.842mm

2.1.1.8 被包容件不產生塑性變形所允許的最大直徑變化量：

eimax= PfmaxdfCiEi=200×457×0.72×105=0.3199mm

2.1.1.9 被聯接件不產生塑性變形所允許的最大有效過盈量：

eemax=eamax+ eimax=0.842+0.3199=1.162mm

2.1.1.10 選基本過盈量

δb≈(δmin+δmax)2=(0.641+1.162)2=0.901mm

要求較多聯接度儲備可取：

(δmin+δmax)2<δb

按照圖紙給定的聯軸器裝配過盈量尺寸：0.897mm到1mm.

所以電機端聯軸器過盈量達不到軸和聯軸器的無鍵裝配要求。

2.1.2 軋機端聯軸器用同樣方法計算出

0.767mm<δb<1.012mm

按照圖紙給定的聯軸器裝配過盈量尺寸：0.897mm到1mm.

軋機端聯軸器過盈量能達到軸和聯軸器的無鍵裝配要求。

由以上校核可知此方案不可行。

2.2 齒輪箱安裝橫向中心線在原中心線基礎上向軋機側移動100mm，輸出端軸向位置合適，輸入端相差245mm。在電機聯軸器與齒箱聯軸器間增加總長為245mm短軸，短軸兩端的聯接盤分別與尺寸與電機側、齒箱側聯軸器相配；采用此方案。

3 標高問題解決

現齒輪箱中心高比原齒輪箱高150mm，原齒輪箱安裝設計中在齒輪箱底部有一個厚度120mm的鋼底座，本次把鋼底座去掉再把基礎表面的30mm混凝土去掉來保證中心高的安裝尺寸。

4 地腳螺栓孔位置解決

土建結構設計是高架結構，連接地基和設備的地腳螺栓是活動式地腳螺栓。地腳螺栓孔位置改變后，將原來的螺栓孔灌死再按照現有尺寸打孔就能滿足要求。

結束語

齒輪箱改造替換的方法有很多，文章通過理論驗算證明了采用最簡單的改變聯軸器裝配尺寸的方法不可行，采用增加中間聯軸器的方法是可行的。文章同步介紹了解決其他安裝尺寸的方法。文中所述有不恰當之處期望批評指正。