铝冷轧机卷轴空心主轴的技术改造

尤乐林

(洛阳正扬冶金技术股份有限公司，河南 洛阳 471003)

卷轴是卷取机的关键零件，其主要功能就是将连续轧制出来的板材卷成规整的料卷，其所受张力较大，同时还要能实现涨缩，即在卷取开始时涨开，卷到合适卷径时缩回，以实现顺利卸卷。而空心主轴就是与斜楔、扇形板、拉杆、回转油缸等零部件一起组成的卷轴中最为重要的零件，它一端装入齿轮减速机中充当齿轮轴，并通过安装在其上的齿轮与减速机其它齿轮啮合，在电机驱动下实现转动；另一端与斜楔、扇形板等通过复杂的连接实现涨缩功能。由上面的介绍可以看出，空心主轴设计的优劣将在很大程度上决定卷取机设计的成败。

1 现有结构空心主轴简介

在早期的卷轴设计中，由于铝板带的最终产品还处在窄幅、且对成品板带板形要求较低的阶段，继而造成铝板带加工企业对带材宽度、最大卷径等性能指标要求较目前偏低，对于卷轴来说就是所受张力较小，没有必要增设辅助支撑。但随着市场的不断发展，基于铝合金的特殊性能以及板带加工技术的日新月异，宽幅高精度板带在很多行业，特别是家具、装修等行业越来越受用户的青睐，为顺应市场，越来越多的铝加工企业开始调整业务范围，并适时增设宽幅轧机。在此前提下就要求设计单位所设计的卷轴不但要能承受更大的张力也要能抵抗更大的卷材重量，而此时若不增设辅助支撑势必将严重影响卷轴的使用寿命。针对如上设计要求，卷轴头部将增加一个辅助支撑，并与卷轴共同抵抗卷重与张力的作用。按其设计要求设计的卷轴结构形式如图1所示。

1-空心主轴；2-扇形板；3-端盖；4-转动体图1 传统卷轴结构示意图Fig.1 Structure diagram of conventional scroll

由图1可知，传统卷轴大致由空心主轴、扇形板、端盖和转动体等组成，可明显看出转动体(件4)并不是直接与空心主轴(件1)装配在一起，而是通过端盖(件3)再与空心主轴通过螺钉紧固在一起。而在最为重要的安装精度方面，转动体(件4)与端盖(件3)是通过轴承、轴端挡板、轴承座等安装成一体，其同轴度等主要由安装轴承的轴(即端盖右侧的轴头)和孔(即回转体的内孔)的加工精度保证；而端盖与空心主轴的同轴度是依靠空心主轴前端的止口与端盖配合实现的。之所以设计成此结构，一方面是考虑与辅助支撑的配合要求，另一方面由于空心主轴右端是开口的(且是以四瓣的形式，原空心主轴结构见图2)，这是考虑到拉杆轴向定位所用十字块等的安装方便，即直接从空心主轴右端沿轴线水平向左插入。

图2 传统空心主轴结构示意图Fig.2 Structure diagram of conventional hollow spindle

2 现有结构技术分析

这种结构看似满足设计要求，但不太合理，首先空心主轴与端盖的同轴度仅靠部分接触的圆弧止口以及定位销来定位，难以在长期工作中予以保证。再者两者间紧固用的螺钉虽然增加了销钉予以定位但在长期有规律的剪切力作用下必然会产生弯曲变形，继而造成两者彻底超出合理的同轴度范围，从而最终导致卷轴自身头部和尾部的同轴度精度下降，造成卷轴变形。更甚者，在设备维护不到位的场合还会发生螺钉被剪断的严重安全生产事故。且右端开口的四瓣结构不但加大了加工难度也很难进行空心主轴和端盖的装配，增加了后期最终客户机修人员的劳动强度。

3 新型空心主轴结构

按新结构装配完成的卷轴如图3所示，主要由扇形板、空心主轴以及转动体等组成。针对传统卷轴结构的诸多弊病，我公司适时对老结构进行了改型，彻底解决了如上问题。新的结构取消了端盖这个零件，并将空心主轴的结构予以修改，使其取代了端盖的作用，让其直接与转动体连接，从而避免了由于紧固螺钉变形造成的同轴度超差问题。由于该空心主轴的右端呈现厚壁钢管的形式，避免了四瓣结构在加工结束后由于自身应力释放造成难以保证同轴度的问题。同时通过加长内部方孔重新设计了十字块的安装方法，即由传统的将十字块轴向安装改为径向插入，再进行90°旋转后，即可简单方便的装入。采用这一新型结构不但强化了空心主轴的结构强度，还显著降低了该零件的加工复杂程度，节约了加工成本，同时给后期设备维护提供了便利，因而该结构不但广受机加工厂的认可，更得到了铝加工企业机修人员的一致好评。新的空心主轴结构如图4所示。

1-扇形板；2-空心主轴；3-转动体图3 新型卷轴结构示意图Fig.3 Structure diagram of improved scroll

图4 新型空心主轴结构图Fig.4 Schematic diagram of new scroll structure

4 结束语

本文所述的新型空心主轴结构不但简化了机械加工的复杂程度，同时也在很大程度上降低了装配的困难程度，更重要的是结构更为合理，深受用户好评。