热轧粗轧机主传动接轴在线使用周期分析

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1 主传动接轴剖分轴承问题

1.1 粗轧主传动轴承状态 粗轧平辊轧机传动部分的两根上下接轴结构完全一样,可互换,其平衡轴承统一型号,均为双列剖分式滚子轴承结构,仅平衡轴承座结构有差异,但剖分轴承的上下接轴更换数量却完全不同。上接轴基本是整体更换。

1.2 可能原因

1.2.1 安装 SBNN750A型号的剖分式轴承,其配合尺寸为:轴承座Φ960mm内孔(±0.045之间),轴外圆Φ750mm公差(0.03～0.08)。其对应孔轴的配合尺寸为:Φ750mm内孔(±0.03之间),Φ960mm外圆(-0.115～-0.055),皆要求小间隙配合。配合度全靠设计、加工质量,现场检测两半的内圈重合间隙,塞不入0.05mm塞尺,且两半重合面与下部承载区避开,故排除轴承安装原因。

1.2.2 受力 热轧平辊轧机属四辊轧机,其结构不存在轴向力,但因装配误差,来料存在厚度误差,长期使用时受环境中水、汽因素影响,部分零部件被磨损变形,会让轧机生出轴向力。在加工工作辊平衡缸缸体滑板配垫,并检修更换下支承辊牌坊窗口严重磨损的滑板后,其下部辊系轴线仍偏斜,轧钢时存在轴向分力。未将轧辊轴向锁紧板间隙控制在2mm以内,该滑板磨损后,与牌坊锁紧板存在较大间隙,无法对轧辊轴向锁紧。剖分轴承为圆柱滚子式,对角度偏差特敏感,工作辊与支承辊稍出现轴线倾斜,轴承就会受力不均,出现径向力偏聚,形成附加轴向力。角度差得大,轴向分力也大,该轴向力全部加载到分剖轴承内外圈止口,结果长期往复承压,相关部件会因疲劳而断裂。

1.2.3 上下轴承座结构差异 上托架设计的剖分轴承支撑臂结构是两端对称的耳轴,承受的轴向力少,具体见图1,无倾翻力矩,上接轴轴承座的两侧铰接轴处为平衡力受力点,若接轴存在轴向窜动,轴承座会随托板同向摆动,将轴向力抵消。下接轴的轴承座正下方为平衡力受力点,轴承座底部的油缸托块倾斜上托接轴轴线,存在倾翻力矩,若轧辊存在轴向窜动,该倾翻力矩带来冲击载荷,损坏剖分轴承。下工作辊大幅轴窜一次,即可冲断其锁紧板上的四颗连接螺栓,下剖分轴承随即被损坏,上剖分轴承很少因托板变形而损坏。

图1 接轴剖分轴受力

2 主传动接轴辊端万向节

2.1 平辊轧机接轴辊状态 在传动装置两根上下接轴当中,各有辊端万向节1套,每年基本需换一次,万向节换下后需更换磨损件,对部分裂纹做补焊加工。连续3套万向节的更换皆因套筒断裂。

2.2 可能原因

2.2.1 扁头套顶角存在裂纹 (1)轧钢断辊、堆钢事故瞬间形成过扭矩,衬板侧隙大,使槽顶角因撞击出现塑性变形,导致裂纹发散;(2)出现裂纹后,衬板侧隙加大,使板侧磨损恶化;(3)裂纹延伸到20mm后,顶角附近裂纹发散,裂口加宽尖角钝化,是因零件大局部过载后,易出现塑性变形。

2.2.2 扁头套被磨损 咬钢冲击轧辊一旦连续运转,二者的装配间隙虽然空转时闭合不变,咬入轧件后,因轧辊受轧件头部冲击,辊缝会随之变化,在变化瞬间,二者间隙脱会开合一次形成冲击。主传动接轴当中的间隙越大,这个咬入冲击越强烈,衬板的磨损就越严重。长时间使用会让相关部位零件出现较大磨损,按经验二者间隙>2mm时,就会出现明显摆动,主传动就会出现异响。

3 改进方法

3.1 控制制定精度 (1)定期检测牌坊对中度,检测复核工作辊轴承座尺寸,一旦超标即刻处理。(2)检测工作辊的锁紧板间隙、轴承座尺寸,保证尺寸精度。(3)检测下电机推力轴当前的瓦窜动量,确保其不超差。

3.2 技术改进

3.2.1 修复改进扁头套 对扁头套顶角裂纹,通过挖除、焊补予以修复。通过螺栓、螺母,在扁头套阶梯孔内,分别连接内十字衬板与外衬板一对,由内外衬板合成阶梯衬板,把大拐角化成两台阶小拐角,加大承载断面;使扁头孔受力不再集中。

3.2.2 增加定心环 为减缓衬板及扁头套体的磨损,应改造扁头套配合结构,在套端增加一个定心环,提高其定位精度,减少扁头与套衬的相对滑动。

3.2.3 激光熔覆修复扁头套 以激光熔覆的方式,结合修复精轧接轴扁头套的成功经验,修复粗轧扁头套的受损圆弧面。激光熔覆后,与基体结合度强、质量致密、熔覆层稀释率小、影响面小,硬度更高,耐磨性更强。可让扁头套圆弧面不受严重磨损。

3.2.4 其它方法 参考上接轴剖分轴承座结构改进下接轴轴承座,改变其受力状态,使其剖分轴承上的轴向受力降低。

4 效果

表1 各配件改进前后使用周期

5 结论

通过以上分析,为扁头套设置定心环后,其耐磨性明显加大。以激光熔覆为扁头套修复圆弧面后,上线使用半年内磨损情况比常规修复的扁头套要低。持续改善设备的工作精度,可延长轴承使用周期。