熱軋粗軋機主傳動接軸在線使用周期分析

泰爾重工股份有限公司 安徽 馬鞍山 243000

1 主傳動接軸剖分軸承問題

1.1 粗軋主傳動軸承狀態 粗軋平輥軋機傳動部分的兩根上下接軸結構完全一樣,可互換,其平衡軸承統一型號,均為雙列剖分式滾子軸承結構,僅平衡軸承座結構有差異,但剖分軸承的上下接軸更換數量卻完全不同。上接軸基本是整體更換。

1.2 可能原因

1.2.1 安裝 SBNN750A型號的剖分式軸承,其配合尺寸為:軸承座Φ960mm內孔(±0.045之間),軸外圓Φ750mm公差(0.03～0.08)。其對應孔軸的配合尺寸為:Φ750mm內孔(±0.03之間),Φ960mm外圓(-0.115～-0.055),皆要求小間隙配合。配合度全靠設計、加工質量,現場檢測兩半的內圈重合間隙,塞不入0.05mm塞尺,且兩半重合面與下部承載區避開,故排除軸承安裝原因。

1.2.2 受力 熱軋平輥軋機屬四輥軋機,其結構不存在軸向力,但因裝配誤差,來料存在厚度誤差,長期使用時受環境中水、汽因素影響,部分零部件被磨損變形,會讓軋機生出軸向力。在加工工作輥平衡缸缸體滑板配墊,并檢修更換下支承輥牌坊窗口嚴重磨損的滑板后,其下部輥系軸線仍偏斜,軋鋼時存在軸向分力。未將軋輥軸向鎖緊板間隙控制在2mm以內,該滑板磨損后,與牌坊鎖緊板存在較大間隙,無法對軋輥軸向鎖緊。剖分軸承為圓柱滾子式,對角度偏差特敏感,工作輥與支承輥稍出現軸線傾斜,軸承就會受力不均,出現徑向力偏聚,形成附加軸向力。角度差得大,軸向分力也大,該軸向力全部加載到分剖軸承內外圈止口,結果長期往復承壓,相關部件會因疲勞而斷裂。

1.2.3 上下軸承座結構差異 上托架設計的剖分軸承支撐臂結構是兩端對稱的耳軸,承受的軸向力少,具體見圖1,無傾翻力矩,上接軸軸承座的兩側鉸接軸處為平衡力受力點,若接軸存在軸向竄動,軸承座會隨托板同向擺動,將軸向力抵消。下接軸的軸承座正下方為平衡力受力點,軸承座底部的油缸托塊傾斜上托接軸軸線,存在傾翻力矩,若軋輥存在軸向竄動,該傾翻力矩帶來沖擊載荷,損壞剖分軸承。下工作輥大幅軸竄一次,即可沖斷其鎖緊板上的四顆連接螺栓,下剖分軸承隨即被損壞,上剖分軸承很少因托板變形而損壞。

圖1 接軸剖分軸受力

2 主傳動接軸輥端萬向節

2.1 平輥軋機接軸輥狀態 在傳動裝置兩根上下接軸當中,各有輥端萬向節1套,每年基本需換一次,萬向節換下后需更換磨損件,對部分裂紋做補焊加工。連續3套萬向節的更換皆因套筒斷裂。

2.2 可能原因

2.2.1 扁頭套頂角存在裂紋 (1)軋鋼斷輥、堆鋼事故瞬間形成過扭矩,襯板側隙大,使槽頂角因撞擊出現塑性變形,導致裂紋發散;(2)出現裂紋后,襯板側隙加大,使板側磨損惡化;(3)裂紋延伸到20mm后,頂角附近裂紋發散,裂口加寬尖角鈍化,是因零件大局部過載后,易出現塑性變形。

2.2.2 扁頭套被磨損 咬鋼沖擊軋輥一旦連續運轉,二者的裝配間隙雖然空轉時閉合不變,咬入軋件后,因軋輥受軋件頭部沖擊,輥縫會隨之變化,在變化瞬間,二者間隙脫會開合一次形成沖擊。主傳動接軸當中的間隙越大,這個咬入沖擊越強烈,襯板的磨損就越嚴重。長時間使用會讓相關部位零件出現較大磨損,按經驗二者間隙>2mm時,就會出現明顯擺動,主傳動就會出現異響。

3 改進方法

3.1 控制制定精度 (1)定期檢測牌坊對中度,檢測復核工作輥軸承座尺寸,一旦超標即刻處理。(2)檢測工作輥的鎖緊板間隙、軸承座尺寸,保證尺寸精度。(3)檢測下電機推力軸當前的瓦竄動量,確保其不超差。

3.2 技術改進

3.2.1 修復改進扁頭套 對扁頭套頂角裂紋,通過挖除、焊補予以修復。通過螺栓、螺母,在扁頭套階梯孔內,分別連接內十字襯板與外襯板一對,由內外襯板合成階梯襯板,把大拐角化成兩臺階小拐角,加大承載斷面;使扁頭孔受力不再集中。

3.2.2 增加定心環 為減緩襯板及扁頭套體的磨損,應改造扁頭套配合結構,在套端增加一個定心環,提高其定位精度,減少扁頭與套襯的相對滑動。

3.2.3 激光熔覆修復扁頭套 以激光熔覆的方式,結合修復精軋接軸扁頭套的成功經驗,修復粗軋扁頭套的受損圓弧面。激光熔覆后,與基體結合度強、質量致密、熔覆層稀釋率小、影響面小,硬度更高,耐磨性更強。可讓扁頭套圓弧面不受嚴重磨損。

3.2.4 其它方法 參考上接軸剖分軸承座結構改進下接軸軸承座,改變其受力狀態,使其剖分軸承上的軸向受力降低。

4 效果

表1 各配件改進前后使用周期

5 結論

通過以上分析,為扁頭套設置定心環后,其耐磨性明顯加大。以激光熔覆為扁頭套修復圓弧面后,上線使用半年內磨損情況比常規修復的扁頭套要低。持續改善設備的工作精度,可延長軸承使用周期。