粗轧立辊减速机结构分析

2012-07-30 07:08杜云松

一重技术 2012年6期

杜云松

立辊轧机主要用于钢板宽度方向的轧制。其中，立辊减速机结构复杂、制造精度高，是立辊轧机中的重要部件之一。本文结合某钢铁公司1780 mm粗轧机立辊减速机，简要分析立辊减速机设计过程中涉及到的主要问题。

1 立辊减速机结构特征

该立辊减速机位于立辊轧机的上部，采用分体式结构，分为左右两个独立的减速机，通过连接螺栓把合在一起，组成立辊轧机上横梁。因此工艺性好，便于加工和调整。由于立辊轧机的主传动功率和力矩都较水平辊轧机小，所以采用立式交流变频电机传动。两台立式电机左右对称布置，驱动立辊减速机，并通过主传动接轴带动轧辊，从而实现对板坯的宽度方向进行轧制，同时对板坯起到破鳞的作用。电机联轴器采用鼓型齿式联轴器，具有传动平稳，承载能力高等优点。在规格尺寸相同情况下，最大传动力矩比普通齿式联轴器高，而且最大偏角大出一倍。另外为满足立式传动要求，鼓型齿式联轴器设计为立式结构，充分考虑润滑和轴向定位问题。

该立辊减速机采用上传动式，工作环境好，能避免水和氧化皮的影响，故障频率低[1]。该立辊减速机为单级传动，中间设置惰轮，输入轴齿轮通过惰轮与输出轴大齿轮啮合。惰轮的设置能够为传动电机的布置提供适当的空间。两输出轴的中心距则完全由轧制板宽和压下量来决定（见图1）。

2 输出轴提升液压缸结构

输出轴是立辊减速机重要部分，其上装有输出轴大齿轮、轴承（一个单列圆柱滚子轴承和一个双列圆锥滚子轴承）、提升液压缸、花键轴套、液压缸横梁和罩体等。该输出轴的齿轮为中空结构，内侧连接花键轴套，轴套内部装有提升液压缸，液压缸的上端固定于罩体的横梁上，花键轴套另一端连接主传动接轴，由输入轴通过中间惰轮驱动主传动接轴驱动立辊旋转。

图1 立辊减速机结构

该立辊减速机输出轴和传动轴采用了液压伺服控制系统。由液压伺服系统控制主传动接轴上方的液压缸，将主传动接轴和花键轴套的重量通过液压缸作用于减速机上箱体（以往一部分重量都作用在输出级轧辊的轴承上），以改善齿轮及轧辊的工作状态，延长轧辊轴承的使用寿命。通过控制液压缸的进油和出油，使花键轴套和主传动接轴停留在任意位置，控制精度高。伺服系统的另一个作用是方便轧辊和主传动接轴更换。换辊时先用专用的吊具将机架的中间导板拆除，然后用平衡缸把轧辊移到主传动接轴垂线处，脱开侧压装置，用液压缸将万向接轴缩回、脱开轧辊，再用平衡缸将轧辊移到轧制中心线处，用吊具把轧辊和轴承箱一起吊出。更换主传动接轴时由平衡缸把轧辊移动到主传动接轴垂线处，再用液压缸将主传动接轴提起使脱离轧辊，将主传动接轴上下两部分松开。然后，松开主传动接轴与减速机之间的把和螺栓，用吊具将主传动接轴吊出。

2.1 提升液压缸端头结构

由于花键轴套和主传动接轴等一系列传动机构的重量要通过提升液压缸来承担，而且还要转动，所以液压缸端头具有特殊结构（见图2）。

正常工作时，提升液压缸转子轴套（液压缸端头）所在的空间充满润滑油，转子轴套上端为推力滚子轴承，承受主传动接轴等转动机构的重量，其下端为滑动轴承，由两个环形垫环构成，靠垫环之间形成的油膜缓冲提升液压缸伸缩过程中的冲击。上端垫环材料为ZCuAl10Fe3，其具有高的力学性能，且耐磨性和耐蚀性能好，适用于经常受冲击载荷的工作环境。下端垫环材料选用经过调制处理的42CrMo，有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，能够满足液压缸端头的工作环境要求。在结构上，下垫环沿圆周方向均匀分布8个油槽，能够保证两垫环之间填充液压油以便在上下两个垫环之间形成油楔，易于对中，并能起到导向作用。轴承座底部两侧有O型密封圈，防止润滑油从内壁漏下，底部和右侧的螺孔为排污孔和放油孔，装配时均须用螺塞堵死，防止漏油。经过轴承区的润滑油通过花键轴套内部的左右油孔流向外花键的螺旋导向面，经由花键轴套内壁流入收集罩，最后进入减速机回油管。螺旋导向面的螺旋槽可保证导向面润滑充分，易于形成油楔。