镦锻机曲轴故障及处理

祁永顺，王友生，赵 亮，刘永红，刘贵州，宋 华，沈 辉

（1.渤海能克钻杆有限公司，河北沧州 062658；2.中国石油集团渤海石油装备制造有限公司第一机械厂，河北沧州 062658）

0 引言

某公司2007年投产钻杆管体管端加厚生产线，镦锻机为机械式镦锻机，型号KTU-S 630/3000。该设备拥有两个工位，可以实现一次加热、两次镦锻，对无缝管管端加热后进行镦锻加厚。

1 机械镦锻机结构及工作原理

机械镦锻机的主动力源是主电机，主电机通过皮带带动飞轮，飞轮轴上的齿轮分别与夹持曲轴离合齿轮和镦锻曲轴离合齿轮啮合，夹持曲轴、连杆、摆锤和3大连杆机构控制工位的打开和闭合，通过偏心轴和抓紧力调整装置来调节工位闭合时的下压力，在上钳口下压力的作用下固定管端在模具内，镦锻滑块和冲模通过连杆与镦锻曲轴连接，并在镦锻曲轴的作用下实现对加热管端的快速镦锻（图1）。

图1 KTU-S 630/3000机械镦锻机结构

2 故障现象

在工作过程中，钻杆管体由配套搬运设备移动，放入镦锻机第一工位模具中，夹持曲轴刹车松开，夹持曲轴离合闭合，夹持曲轴旋转，旋转至下部端点夹持曲轴离合松开，夹持曲轴刹车闭合，带动上钳口闭合，将钻杆管体夹住，镦锻曲轴刹车松开，镦锻曲轴离合闭合，镦锻曲轴旋转一周，对钻杆管体端部进行快速镦锻加厚，镦锻曲轴刹车闭合，镦锻曲轴离合松开，镦锻曲轴回到原点，夹持曲轴刹车松开，夹持曲轴离合闭合，夹持曲轴旋转，夹持曲轴旋转回到原点，带动上钳口抬起，第一工位动作完成；配套搬运设备将钻杆管体移动到第二工位，镦锻机重复第一工位的动作进行工作。

镦锻曲轴在旋转工作中接触到模具内的管体时，镦锻曲轴受到管体的反作用力，曲轴座在此反作用力作用下，在下基座座孔中发生异常移动，影响了镦锻曲轴的运行轨迹，进而造成镦锻曲轴不能旋转回原点，镦锻机无法进行后续工作。检查发现，由于镦锻曲轴座孔上部为开放状态，镦锻机工作过程中，为了清除模具中遗留的剩余润滑剂或管端掉落的氧化皮等杂质，保证加厚管端的质量，每个镦锻节拍结束，镦锻机钳口的水管线和压缩空气管线都会打开，对模具进行喷水和压缩空气吹扫钳口的杂质，部分杂质从镦锻曲轴座孔上部的开放部位，落到镦锻曲轴座与下基座孔间，镦锻曲轴座与下基座座孔之间产生不规则的2 mm间隙，因此工作过程中镦锻曲轴座与下基座发生互相碰撞，自动运行状态停止，造成镦锻机故障。

3 修复处理及预防措施

3.1 维修方案

针对该故障问题，制定了拆解镦锻机镦锻曲轴的方案，同时修复镦锻曲轴两侧座孔，测量修复后的镦锻曲轴座孔尺寸，根据镦锻曲轴座孔的修复尺寸，设计镦锻曲轴座尺寸，加工制作镦锻曲轴座，更换镦锻曲轴座和曲轴铜套（图2）。由于移动镦锻机下基座需要动用500 t履带吊，且国内没有合适的加工工具来加工下基座的镦锻曲轴座孔，所以根据现场实际情况，自行设计了镦锻曲轴座孔加工工具，对下基座两侧的镦锻曲轴座孔同时进行维修加工（图3）。安装镦锻曲轴需使用加工的镦锻曲轴座和曲轴铜套，经过检验工具测量，镦锻曲轴和下基座孔之间间隙为0，镦锻机试运行期间平稳正常。

图2 镦锻曲轴拆解维修

图3 镦锻曲轴座孔修复工具

3.2 预防措施

为防止吹扫钳口的杂质从镦锻曲轴座孔上部的开放部位落到镦锻曲轴座与下基座孔间，设计了压盖，对镦锻曲轴座孔上部进行封闭处理（图4）。在镦锻机镦锻滑块上方，安装橡胶帘挡，阻挡吹扫杂质向后方镦锻曲轴处飘落。修改操作保养手册，对操作保养人员进行培训，要求定期对镦锻曲轴座与下基座位置进行清理，保证该位置的清洁。通过实际实验和观察，调整吹扫压缩空气的压力，由0.2 MPa降低为0.1 MPa，在保证杂质被有效吹扫的同时节约了能源。

图4 镦锻曲轴座孔修复后

4 结语

通过汲取经验、创新方法，对镦锻机进行了维修改造，同时制定了对该位置定期维护保养的制度，调整了镦锻机运行参数，对操作保养人员进行了相关培训。自设备修复以来，镦锻机已经平稳运行约6个月时间，镦锻加厚钻杆管体约1万吨，经过检查镦锻曲轴座与下基座孔之间间隙为0，未发生异动磨损，彻底解决了该故障，设备运行良好，有效保证了公司的生产经营工作。