热轧卷筒芯轴润滑系统的分析与改进

邓立群，胡世标，余峰

（湖南科美达重工有限公司，湖南 岳阳 414000）

1 前言

热轧卷取机卷筒在整个连轧机组中属于工作条件最恶劣，也是最容易出故障的设备，为了确保在整个生产周期内卷筒正常工作，热轧卷筒引入了润滑系统，润滑系统是保证机械设备正常运行的必要条件，通过润滑脂减少摩擦副的摩擦、表面破坏和降低温度，使设备具有良好的工作性能，延长使用寿命。

润滑系统一般分为分散润滑和集中润滑，分散润滑一般指人工方式加注润滑剂，集中润滑通常有润滑站、管路及附件等组成，通过管路输送定量有压的润滑脂到各分配点，热轧卷筒采用集中润滑系统，通过分配阀定量供油到指定的润滑点，其中芯轴与柱塞之间的斜面润滑和连杆槽润滑是最重要的一路润滑路线，简称芯轴润滑系统。

热轧卷筒主要有花键-连杆柱塞式结构、联轴器-连杆柱塞式结构、花键-双柱塞式结构，其中花键-连杆柱塞式结构（图1）的润滑系统最独特且经常出现故障，由于线上无法维修，只能将卷筒下线维修，卷筒下线需要生产长时间停机，严重降低了生产效率，增加了后期维护成本和人员劳动强度，所以润滑系统能否正常工作直接决定着卷筒能否正常工作，针对花键-连杆柱塞式结构卷筒芯轴润滑系统的故障重新进行设计与分析，找出问题并提出改进方案。

图1 花键-连杆柱塞式卷筒

2 结构介绍

芯轴润滑系统组成主要有胀缩油缸、连接软管、芯轴、油管组成、分配阀组成等（见图2）。

分配阀组成主要有通油块、过渡板、分配阀、防护罩、紧固件等（见图3）。

油管组成主要有油管、左隔环、格莱圈等（见图4）。

芯轴润滑系统装配关系：油管组成置于芯轴内部，油管搭配格莱圈一起插入通油块内部，通油块与芯轴外止口和芯轴内止口同时配合，再通过紧固件将通油块固定与芯轴头部，过渡板装在通油块上，再将分配阀装在过渡板上，然后，再安装一块防护板将分配阀固定（见图3、图4）。

图3 分配阀组成示意图 图4 油管组成示意图

芯轴润滑系统工作路径：润滑脂从胀缩油缸通过2路连接软管从芯轴内部的内置油管传送到通油块，再通过通油块上的过渡板传送到分配阀，分配阀把2路输入的润滑脂转化成多路支路返回到过渡板，再返回到通油块，最后将润滑脂定量输送到芯轴各润滑斜面和连杆槽（见图2～4）。

图2 芯轴润滑系统示意图

芯轴润滑系统润滑点：芯轴分为2斜面结构和3斜面结构，其润滑的原理一致，只是最终润滑的点数有区别，2斜面共5条支路润滑，3斜面共7条支路润滑，最终出油口都是芯轴斜面和连杆槽（见图5）。

图5 芯轴润滑点示意图

3 问题分析

结合大量维修实例和钢厂现场人员反馈，该结构目前主要存在以下问题（见表1）。

表1 问题点

（1）外部因素。由于卷取机卷筒使用工况恶劣，机组设备（卷取机、外支撑、助卷棍、踏步控制系统、电动液压调节系统等）自身带来的冲击、振动不能完全消除，随着设备使用年限的增加，电气辅助系统开始出现差异，机械零部件开始出现磨损、变形、损坏等，冲击和振动等现象加剧，所以当出现上述问题后，现场管理人员应对机组设备开始逐个排查进行保养和修复，使设备尽量恢复到正常状态。

（2）内部因素。由于现有通油块设计为非对称偏心结构（见图6），通油块上的过渡板、分配阀、防护罩等都安装于偏心面上，与延伸轴安装空间紧凑（见图7），当卷筒高速旋转时，产生了不平衡的离心力，高速旋转下，不平衡质量产生的离心力将引起剧烈振动，恶化工作条件，加剧芯轴铜套的磨损，随着芯轴与铜套间隙越来越大，旋转不平衡离心力也越来越大，振动也越来越大，循环反复，就会出现上述问题。

图6 偏心结构

图7 空间示意图

4 结构改造

不考虑外部因素机组带来的影响，下面主要对通油块和芯轴进行分析与改进。

4.1 通油块设计改造

（1）改造前，润滑脂经过通油块再通过过渡板达到分配阀，改造后减去过渡板，润滑脂从通油块直接达到分配阀，减少分配阀组成零部件的装配数量，降低装配精度（见图8、图9）。

图8 分配阀组成改造前

图9 分配阀组成改造后

（2）减小通油块外形尺寸,同时增大通油块和分配阀及其附件到延伸轴内孔壁间隙。（3）减小通油块的重量，对称结构设计，安装面布置在轴心，同时，增加紧固件数量，保证连接的可靠性(见表2）。

表2 通油块结构对比

4.2 芯轴与油管的设计改造

主要针对芯轴内止口断裂/损坏,油管格莱圈损坏,油管加工变形，后期维修麻烦等问题进行分析与重新设计，见表3。

表3 芯轴改造前后对比

4.3 整体结构改造分析

综上所述，新芯轴润滑系统整体改造如图10所示，润滑脂从芯轴芯轴内部2路深孔进入通油块，再通过通油块进入分配阀，再由分配阀返回通油块和芯轴，最后达到需求点，整个结构加工简单，安全可靠，整体居中布置，详见图11新芯轴润滑系统头部放大图。

图10 新芯轴润滑系统示意图

图11 新芯轴润滑系统头部放大图

5 结语

本次通过对原有芯轴润滑系统出现的问题进行分析与改进，后期通过现场实际验证，目前效果满意，暂未发现改进后的新结构出现同类故障，同时本次分析、改进也为后续其他卷筒出现类似问题的处理提供了解决思路。