董 杰
(萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司寬厚板事業(yè)部,山東 濟南271104)
寬厚板軋機機架輥復雜的機械結(jié)構(gòu)導致故障點增多,軋機機架輥故障頻發(fā)且更換困難,造成巨大的停機浪費和故障損失。國內(nèi)多條寬厚板生產(chǎn)線的機架輥結(jié)構(gòu)形式總體相近,稍有差別,普遍存在故障率高的缺點。如山鋼萊蕪鋼鐵寬厚板采用單臺電機帶動3根輥道的機構(gòu)齒輪箱為分體式,頻繁出現(xiàn)齒輪、軸承損壞狀況,平均使用壽命4個月;濟鋼寬厚板箱體潤滑方式為外置管路,出現(xiàn)過齒輪軸承損壞,平均使用壽命8 個月;湘潭寬厚板機架輥齒輪箱為整體式,同樣采用1 臺電機帶3 根輥道的傳動方式,主要故障點是進水故障,其精軋機平均使用壽命9 個月。針對萊鋼寬厚板產(chǎn)線機架輥存在的兩種主要故障,通過對比各個產(chǎn)線機架輥結(jié)構(gòu),通過細致分析萊鋼機架輥在密封、軸承箱、鎖緊機構(gòu)等結(jié)構(gòu)上存在的缺點,確定主要故障原因、制定改善措施。通過改善,萊鋼機架輥的使用壽命延長到9個月。
機架輥潤滑油泄露導致潤滑油量不夠或潤滑油進水,造成潤滑不良,誘發(fā)軸承、齒輪損壞。幾種泄露故障介紹如下。
萊鋼寬厚板機架輥軸承箱采用分體式結(jié)構(gòu),“分體式箱體”結(jié)構(gòu)中的結(jié)合面位置潤滑油泄露,是泄露故障發(fā)生的主要形式。在分體式箱體結(jié)構(gòu)中,稀油端的進油孔在下箱體,油道通過結(jié)合面,經(jīng)過上箱體才能到達各個潤滑點。油道出現(xiàn)“易漏點”,在上下結(jié)合面部位,通過在油道中安裝3個O型圈來密封。機架輥長時間使用后,特別是其所處的環(huán)境溫度較大的情況下,O 型圈老化硬化,此處泄露經(jīng)常發(fā)生且不易消除。
摒棄分體式箱體,采用整體式箱體結(jié)構(gòu)可以有效解決這一問題。萊鋼寬厚板進行了設(shè)備結(jié)構(gòu)改造,將分體式箱體改造為整體式箱體,見圖1。整體式箱體的設(shè)計主要以安裝尺寸、潤滑油路布局、惰齒的裝配方案等為設(shè)計重點,改造后取得了良好的治漏效果。
圖1 機架輥整體式軸承箱改造圖示
針對整體式箱體惰輥無法安裝的缺陷,可以采用設(shè)計加工定位軸套的方法,用于安裝和定位軸承與齒輪。
軸承箱結(jié)合面泄露是機架輥潤滑油泄露最主要的故障形式,除此之外,還有幾種泄露故障可以通過簡單的更換易損件、恢復零件尺寸精度來消除,如軸承密封處的泄露,原因主要是唇封與軸套磨損出間隙、端面密封墊壓縮量不夠,可以通過定期更換唇封、密封墊、軸套的措施進行消除;表面油道、螺栓孔泄露,可以通過在線焊補的方式進行消除。
在齒輪箱改造的同時,對與之配合的密封及端蓋進行結(jié)構(gòu)性改造,增強密封效果,見圖2。設(shè)計密封裝置,利用機架輥轉(zhuǎn)動時的離心力,以機械裝置輔助導流,防止高壓水沿輥子軸進入箱體,同時防止油脂泄漏。采用雙層密封,以及密封之間設(shè)計管路和油室,提供雙向的油壓來增強密封性,抑制空氣和水汽的進入并防止油脂泄漏。
機架輥齒輪負載高,受沖擊大,長期使用后安裝精度變差,多條產(chǎn)線出現(xiàn)過齒輪斷裂的故障,分析其主要原因及改善措施如下。
圖2 機架輥密封改造示意圖
1)機架輥鎖緊裝置失效。無論是萊鋼選用的液壓式鎖緊裝置,還是濟鋼等產(chǎn)線選用的斜鐵式機械鎖緊,都會發(fā)生液壓缸內(nèi)泄、斜鐵磨損等故障,導致鎖緊失效。鎖緊裝置失效直接導致機架輥的振動,使軸承齒輪處于惡劣的運行環(huán)境下,造成損壞。萊鋼寬厚板針對機架輥鎖緊失效故障,自主研發(fā)了一種自動補償鎖緊裝置,見圖3,借助液壓缸的補償功能和斜鐵的自鎖功能,實現(xiàn)了機架輥的有效鎖緊。
圖3 一種自動補償鎖緊裝置
2)機架輥安裝位置的尺寸精度失效。隨著機架輥震動和環(huán)境的腐蝕,機架輥安裝位置的牌坊及附著的滑板出現(xiàn)磨損。安裝尺寸失效使機架輥齒輪不能良好的嚙合,出現(xiàn)局部接觸和交變應力,降低齒輪壽命。另外機架輥本體備件,如輥子、齒輪箱的局部尺寸精度下降,對軸承、齒輪的定位精度、密封性產(chǎn)生不良影響,繼而造成故障發(fā)生。上述牌坊、輥子、齒輪箱等位置的磨損可以通過定期測量和修復進行精度恢復,消除故障因素。
3)惰齒結(jié)構(gòu)的缺陷與改善。萊鋼寬厚板機架輥,齒輪箱內(nèi)的惰齒與軸的連接采用帶錐度的軸孔結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在裝配時,受齒輪的熱裝溫度、軸孔的過盈量等因素影響,齒輪和軸不能實現(xiàn)穩(wěn)定的定位。在軸線方向,齒輪和軸靠零件間的過盈配合實現(xiàn)定位。在運行過程中的交變載荷、沖擊等因素的影響下,齒輪沿著齒輪軸的軸線方向發(fā)生竄動。一旦發(fā)生竄動,齒輪的傳動精度完全失效,將迅速損壞。針對此項缺陷,重新設(shè)計圓柱軸孔的結(jié)構(gòu)形式,在齒輪兩端采用臺階和定位軸套對齒輪進行定位,消除齒輪竄動的條件,消除故障隱患。圓錐軸孔與圓柱軸孔結(jié)構(gòu)齒輪軸裝配見圖4。
圖4 圓錐軸孔與圓柱軸孔結(jié)構(gòu)齒輪軸裝配比較
通過對機架輥軸承箱、密封、鎖緊機構(gòu)、齒輪等多處結(jié)構(gòu)的改善,萊鋼寬厚板機架輥的故障明顯減少。機架輥的潤滑油泄露、齒輪斷裂等故障得到了有效遏制,其使用壽命由原來的4 個月延長到9 個月以上。對維護成本的降低、生產(chǎn)的連續(xù)性提高起到良好的促進作用。多項改善方法和經(jīng)驗對同類產(chǎn)線的設(shè)備結(jié)構(gòu)改善、故障消除具有推廣借鑒意義。