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3500mm炉卷轧机主传动系统的优化改造

发布时间：2013-02-17 浏览次数：662

赵荣　杨秀军
（河南安阳钢铁集团有限公司）

　　摘　要：安钢炉卷轧机主传动系统中存在的问题，进行了分析探讨，提出了改进措施。
　　关键词：炉卷轧机；主传动电机；止推轴瓦；万向接轴；平衡支架
　　一、前言
　　安钢3500mm炉卷轧机生产线是由意大利达涅利公司设计，生产规模为年产110万吨钢板，该生产线具备年产110万吨钢板的能力，具有高效、高成材率、高生产率、低消耗和优质和低成本的强竞争性。水平轧机主传动系统主要由电机、轴承座、中间联结轴、万向接轴以及万向接轴平衡系统等这几部分组成。经过近几年来的运行，水平轧机主传动系统在各方面都暴露出一些问题，致使设备不能满足现场的要求和效益的Z大化。
　　二、3500mm炉卷轧机主传动系统存在的问题及优化改造
　　1、水平轧机主传动电机止推轴瓦工作面为巴氏合金，巴氏合金的Z高工作温度不得超过100℃，固相点温度为240℃，在有润滑油的情况下摩擦系数为0.005，没有润滑油的情况下摩擦系数为0.28。主电机止推轴瓦的使用环境存在转速高，冲击大的特点，而止推轴瓦为开口式润滑，润滑油从上部开口注入，经油槽到达工作表面，而止推表面上的油槽过小，润滑油不能迅速的到达润滑表面，使止推表面形成干摩擦，使接触面局部产生瞬间高温，止推轴瓦表面的巴氏合金局部产生融化现象，并在压力的作用下挤压到油槽内，使流油更加不畅，进而更加剧了这种现象，使油槽堵塞，止推轴瓦润滑不良，甚至出现烧瓦现象。再者，由于止推轴承的磨损，造成电机轴的轴向窜动增大，影响主电机的性能。2008年6月更换下主电机止推瓦，而7月则由于磨损严重被更换，而8月在打开检查时，发现油槽有堵塞现象。经研究认为是润滑不良所致，因此，决定对连通油槽进行扩大改造。在9月再打开检查时，测量的止推面间隙为2.1mm，与8月份改造后测量的基本一致，从而解决了止推轴瓦的频繁出现的磨损、损坏事故。
　　2、万向接轴是水平轧机主传动系统中Z主要的组成部件之一，由于其存在转速高、传输扭矩大以及现场使用环境粉尘大、温度高、水汽大的特点，使万向接轴的关节容易产生损坏。再者，原设计使用的万向接轴为福伊特制造，是进口部件，备件存在进货成本高、周期长的特点，给备件的准备带来了制约，也增加了成本。经考察，决定对万向接轴进行改造，转化后万向轴的具备以下几个新的特点：（1）端面推力轴承的改进，传统是将推力轴承置于十字轴的根部，受离心力的影响，润滑脂流向四周，润滑不充分，容易造成推力轴承的干磨，磨损加快，将导致十字轴轴向间隙增大，影响卡环定位，严重时冲击力将导致卡环崩落。现将推力轴承置于十字轴端部，保证了推力轴承的润滑，使寿命与主轴寿命同步。（2）变传统卡环十字轴轴向限位为高强度螺钉定位，由于超重型万向接轴自身重，卡环是承受不住很大的重力的，螺钉受预紧后将产生塑性变形，其抗拉强度所承受的十字轴轴向力远高于卡环结构，同时，增强了承受轴向载荷的能力，减少了十字轴端面的磨损，从而避免了十字轴端面磨损造成的轴向间隙及窜动增大而影响动平衡。
　　3、圆柱滚子材料选用20Cr2Ni4A,进行了滚子的凸度设计，热处理方式采用渗碳淬火，与原来采用的滚子轴承相比，芯软外硬，当传动轴受到冲击载荷时，其芯部可以吸收冲击能量，使滚子不易碎裂，圆柱滚子母线采用弧形状，可降低圆柱滚子两端应力，使得两端应力峰值下降，理论分析应力峰值是前者的40%—50%，延长了滚子的使用寿命。
　　4、根据十字轴上的载荷状态，Z后一列圆柱滚子和十字轴之间的接触应力Z大，在Z后一列圆柱滚子下面增加了轴承内圈结构，提高了十字轴的使用寿命。
　　5、密封结构加强设计，由原来的单唇设计加强为旋转轴封设计，彻底解决了在高速运转时润滑油脂从密封处的泄漏，保证了关节的正常润滑。
　　6、专有的端面齿加工技术，使端面齿啮合率达到80%以上，并满足与现使用的VOITH公司万向接轴端面齿的完全互换，保证了与电机侧法兰盘和轧辊侧扁头套的配套使用。
　　7、中间接管按弹性管来设计，当传动轴在传递冲击载荷时，能迅速产生弹性变形，将冲击动能转化为变形能，避免了十字包受到过度冲击，降低对圆柱滚子、轴承外圈及十字轴表面的冲击。
　　8、轧辊端关节采用交错式布置结构方案，此结构可将轧辊端关节的规格加大到φ1000mm（原VOITH关节为φ860mm），关节的尺寸决定十字轴的尺寸，进一步提高了十字轴的使用强度，从而有效的解决了在较小的轧辊开口度下需要传递大扭矩的矛盾，大大的提高了关节的承载能力和使用寿命。
　　通过改造后提高了万向接轴关节的寿命，通过计算列表如下：

　　通过改造，效果明显，能够满足炉卷轧机的实际使用工况.通过技术分析，万向接轴完全达到了传动平稳、安全，传动效率高、噪音小，对环境污染小的要求。
　　三、水平轧机万向接轴平衡支架的结构为：摆轴与支座轴的端面在同一竖直面上，而平衡立柱为整体式结构，拆卸万向接轴时必须拆卸平衡立柱，否则万向接轴无法吊离，而在安装时万向接轴平衡立柱表现得更为麻烦，由于结构的原因，需要把平衡立柱的上孔与下孔同时装入摆轴与支座轴，但在此时万向接轴要找到合适的位置是比较困难，往往由于万向接轴的位置不合适，或是立柱歪斜，造成立柱无法装入。把立柱的上孔轴承座改为剖分式，剖分处采用台阶式结构，保证了配合的精度，上盖与立柱间用螺栓联结，在拆装万向接轴时，只要拆装立柱上压盖就能吊装万向接轴，解决了重复和难以把握的对准难点，上面所提到的问题就可以完全解决，同时降低了工人的工作强度。
　　参考文献
　　[1]成大先.机械设计手册1-4卷.化学工业出版社出版.2002年1月第四版.
　　[2]王德涛.林亨耀.设备润滑手册.机械工业出版社出版.2009年9月第1版.
　　[3]徐灏.机械设计手册1-5卷.机械工业出版社出版.2001年9月第二版.

来源：《中国新技术新产品》2011年11期