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粗軋機主傳動機構及故障分析
2023-08-10
1 引言
天鐵熱軋生產線粗軋機采用雙向可逆式軋制，在板坯軋制過程中，由于輥系、平衡機構及各種襯板間隙的原因，尤其在軋制速度較快的情況下，導致主傳動萬向接軸晃動大，十字萬向節頻繁損壞。
萬向接軸的正常與否嚴重影響著生產的穩定性，因此，解決接軸晃動問題，提高十字萬向節的使用壽命，是保證整個軋機主傳動系統穩定運行的關鍵，是有效節約成本，減少故障時間，保障連續生產的重中之重。
2 主傳動結構及故障原因
主傳動萬向接軸裝置應用于四輥粗軋機主傳動系統，安裝于主電機到粗軋機工作輥之間，其作用是將電機的轉動和力矩傳遞給軋輥。上、下萬向接軸的中間軸上各設置了一處平衡點，平衡裝置使上、下萬向接軸位置變動時處于平衡狀態。
當工作輥開口度變化時，保證軋鋼設備的正常工作。接軸平衡支承為SWP型軸承座式剖分式滾子軸承、上接軸平衡是由放置在平衡座上的上平衡缸通過杠桿及兩托板和軸承座進行平衡。
下接軸平衡是由通過放在平衡座上的下平衡缸直接頂住下軸承座底部的支撐墊進行平衡。萬向接軸由兩個十字萬向節組成，以實現不同軸線折角的等速運轉傳遞轉矩。
萬向接軸由兩套組合使用，結構相同，但軸線傾角有一定差異，分別由輥端十字萬向節、中間軸、電機軸端十字萬向節3部分組成。這3部分的聯接采用法蘭端面鍵和18條 M72X4 螺栓把合裝配，傳遞電機輸出轉矩進行鋼板軋制。
萬向接軸與軋機工作輥采用扁頭軸與帶有襯板的扁頭孔聯接，傾斜角變化時的伸縮在此扁頭套內完成。萬向接軸與上電機軸端法蘭及下電機中間過渡軸法蘭均采用端面鍵和 20 條 M72X4 螺栓把合裝配、傳遞轉矩。輥端十字萬向節，電機軸端十字萬向節采用 SWP 型剖分軸承座式十字萬向節、軸承壓蓋采用專用高強度螺栓與法蘭接頭預應力裝配（見圖1）。
通過對主傳動系統的介紹，主要從以下幾方面探討該故障的原因：
（1）工作輥扁頭與萬向節扁頭孔間隙過大，造成扁頭孔在軸向上對工作輥沒有約束力，接軸轉動過程中產生軸向力，造成電機轉動不穩。
（2）工作輥或支撐輥間出現夾角，導致兩輥軸承座相對扭動，受力不均，產生較大軸向力，軋制過程中，萬向接軸隨軋輥出現擺動現象或致使十字萬向節軸承受力較大損壞。
（3）軋機輥系平衡系統或接軸平衡系統出現故障，導致接軸轉動不穩，出現較大幅度的晃動。
（4）主電機潤滑系統故障、剖分軸承故障、十字萬向節軸承故障同樣會導致接軸出現轉動不平穩、周期性擺動現象。
3 分析及解決
（1）工作輥扁頭與十字萬向節扁頭孔之間設計上雖有一定間隙，但該間隙值較小，兩者的相對位移也較小，在接軸運行過程中基本看不出。
但當扁頭與扁頭孔間的磨損加大，間隙增加時，兩者間就會發生較大的相對運動，接軸轉動過程中就不會和軋輥中心線一致，從而產生一定的夾角，由于軋輥是固定在牌坊里的，這就導致接軸在轉動過程中出現周期性的晃動。尤其在咬鋼瞬間，較大的沖擊使軋輥扁頭與扁頭孔迅速分離，兩者間隙偏向一側，加大了接軸的晃動。
在正常軋制過程中，軋制力增大，接軸傳遞扭矩增大，軋輥扁頭與接軸十字萬向節扁頭孔基本不再發生相對運動，但由于兩者較大間隙的存在，會使接軸在軋制過程中出現周期性的擺動。
經過檢修時的測量發現，除扁頭孔內兩側襯板磨損嚴重超標以外，扁頭孔內圓弧面也磨損嚴重，另外工作輥扁頭尺寸也磨損超標。為改善這一缺陷，對接軸十字萬向節做出以下改造：
十字萬向節扁頭孔兩側襯板可以通過更換新襯板來保證其設計尺寸，但萬向節圓弧面是整體結構，只能進行堆焊，再加工來保證其設計尺寸，維修難度大，加工工藝復雜，成本較大，且不能保證維修后十字包的使用壽命。因此，決定對萬向節圓弧處增加一圓弧襯板（見圖2），可以通過更換襯板的方式來保證其圓弧面的尺寸，從而有效保證了接軸扁頭孔與軋輥扁頭的間隙在設計范圍內。
（2）工作輥與支撐輥產生夾角的原因是多個方面的：
軋機牌坊工作輥襯板或支撐輥襯板磨損不均勻，尺寸偏差過大，不對稱磨損導致整個輥系中心線不在同一平面上；壓下系統兩側壓下量不同或 AGC 油缸調整錯誤，導致軋輥輥縫不一致，兩側軋制力和水平分力也不一樣；來料板坯溫度不均勻，出現橫向溫度差，導致兩側軋制力不同，造成軋輥出現交叉現象，對萬向接軸產生軸向力；側導板?現偏差，導致板坯出現偏移，軋制過程中工作輥兩側軋制力不同，導致軋制力產生軸向分力；支撐輥下階梯墊不平，導致整個輥系處于傾斜狀態，軋制過程中產生軸向力，對十字萬向節軸承有較大損害。
為避免上述幾個原因的產生，對工作輥、支撐輥襯板窗口尺寸定期測量，定期更換來保證尺寸精度，對軋機牌坊本體進行?光修復，保證本體的尺寸精度；及時調整壓下系統偏差；精確控制調整加熱爐燒鋼溫度，保證板坯加熱均勻；側導板開口度定期測量，保證其對中效果；定期檢查清理更換下階梯墊，保證下支撐輥的水平。
（3）工作輥平衡液壓缸自位桿工作不正常，導致工作輥有軸向竄動時不能有效回位，使工作輥在軸向位置上不能到達原始位置，從而產生很大的軸向力，對接軸十字萬向節損壞加大；工作輥平衡液壓缸存在內泄現象，導致工作輥不平或與支撐輥貼合不上，致使接軸轉動過程中出現晃動；主傳動接軸平衡力偏差較大，導致接軸上下浮動，轉動過程中出現晃動動較大的現象。
對工作輥平衡液壓缸的自位桿進行定期檢查，發現磨損嚴重或不能自動復位的現象要及時更換，保證工作輥平衡缸在水平方向上約束住工作輥；定期檢測工作輥平衡液壓缸兩腔壓力，發現問題及時更換油缸活塞密封，保證工作輥平衡液壓缸在垂直方向上約束住工作輥；定時合理調整接軸平衡壓力，保證接軸平衡點處于正確的位置。
（4）主電機潤滑系統出現故障，頂起壓力不足或過大，潤滑不到位，使電機傳動軸摩擦力較大或瞬間卡頓；剖分軸承磨損嚴重，轉動過程中出現瞬間卡頓導致接軸轉動不平穩，使十字萬向節軸承受力較大；主傳動接軸十字萬向節軸承潤滑不到位，導致軸承磨損嚴重而損壞，這些故障都加劇了十字萬向節的損壞。
對主電機潤滑站的油品定期檢測，對主電機各潤滑點處軸瓦定期做油膜頂起高度的檢測工作，保證頂起高度在正常范圍內；嚴格規范接軸剖分軸承潤滑制度，給剖分軸承增加在線溫度監測點，有效保證了剖分軸承的正常運轉；對十字萬向節軸承建立合理的潤滑制度，保證軸承的潤滑。
4 結束語
粗軋機主傳動接軸十字萬向節扁頭孔改造之后，通過定期對扁頭孔及扁頭尺寸進行測量，及時更換襯板；對軋機窗口尺寸及各襯板尺寸的及時測量、更換；對軋機平衡系統的定期檢測與檢修，及軸承潤滑制度的改進之后，基本消除了因各類原因引起的接軸晃動故障，延長了萬向接軸的使用壽命，降低了成本，保證了設備的正常運行。
（來源于：天津冶金，版權歸原作者或機構所有）
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