棒材軋機翻轉(zhuǎn)減速機結(jié)構(gòu)分析與改進
2024-08-21
朱永利 徐蘭俠 高紅心 張秋燕
（河北省冶金學(xué)會）
摘 要：通過對平立交替短應(yīng)力線軋機翻轉(zhuǎn)減速機損壞問題的類比分析，對損壞方式進行總結(jié)，得出維修過程中齒輪軸軸向串量預(yù)留的重要性。通過改變設(shè)備維修工藝及技術(shù)要求和軸承的定位方式加強。優(yōu)化了 軸承的運行狀態(tài)。達到了穩(wěn)定設(shè)備運行、延長了在線使用時間、減少了備件費用的目的。
1、簡介
第二鋼軋廠一棒生產(chǎn)線全線共20架軋機，平立交替布置，粗軋機8架，中軋機6架，精軋機6架。其中16、18、20ral機為平立可轉(zhuǎn)換卡盤式短應(yīng)力線軋機。該生產(chǎn)線設(shè)計最高軋制速度為18米/秒。
平立轉(zhuǎn)換16、18、20#軋機傳動方式是電機通過地面減速機實現(xiàn)第一次減速。當軋機水平位使用時，地面減速機通過快裝接手直連翻轉(zhuǎn)減速機輸入軸，經(jīng)過翻轉(zhuǎn)減速機第二次減速，翻轉(zhuǎn)減速機兩個輸出軸分別帶動2個萬向接軸通過兩個自調(diào)心套筒連接上下兩個軋輥，反向旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)水平軋制。當軋機立位使用時，地面減速機通過快裝接手直連傘齒輪箱(i=1)，通過一對圓錐齒輪傳動改變傳動方向，傘齒輪箱與韶轉(zhuǎn)減速機相連，翻轉(zhuǎn)減速機帶動兩個軋輥，反向旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)立式軋制。
2、問題提出
隨著設(shè)備管理的精細化，對設(shè)備完好率和長周期使用的要求也越來越高。設(shè)備維修質(zhì)量及結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣已經(jīng)成為設(shè)備在線時間長短、事故頻度的關(guān)鍵性因素，從而決定設(shè)備各項經(jīng)濟技術(shù)指標是否優(yōu)良，因此對相關(guān)問題進行探討非常必要。下面結(jié)合一棒16#、18#、20#軋機翻轉(zhuǎn)減速機頻繁損壞問題做進一步探討。
3、使用情況分析
精軋機翻轉(zhuǎn)減速機更換、維修情況及分析：
從以上翻轉(zhuǎn)減速機更換及維修內(nèi)容可以看出，設(shè)備存在的主要問題如下：第一，一軸、二軸軸承使用存在問題；第二，齒輪存在嚴重的偏載現(xiàn)象，集中反映到一軸、二軸齒輪軸上；第三，軸承存在點蝕現(xiàn)象：第四運行中存在噪聲。
4、結(jié)構(gòu)分析
對翻轉(zhuǎn)減速機一、二齒輪軸結(jié)構(gòu)進行分析，結(jié)構(gòu)圖如附圖(一)所示。
軸承的配置方式為預(yù)調(diào)整軸承(X型)配置，這種配置方式需要兩端定位。一、二齒輪軸選用的是單列圓錐輥子軸承支撐結(jié)構(gòu)，均為壓蓋定位軸承方式通過調(diào)整壓蓋的軸向尺寸來保證軸承內(nèi)部游隙(串量)的要求。
該減速機的一軸軸向負荷F1主要作用在附圖(一)圖示方向上，一軸的軸承(件4)不承受軸向負荷，主要起到配對支撐作用，軸向負荷主要由件5承擔。鋼料出、入軋機過程中，在附加沖擊負荷作用下，使件5產(chǎn)生不良的滾動條件，潤滑油膜瞬問被破壞，滑道受損，同時增加保持架承受的應(yīng)力，無法充分發(fā)揮軸承的負載能力，產(chǎn)生噪聲和破壞。加劇了件5的滑道磨損。件5磨損反應(yīng)到件4的結(jié)果就是軸向串量繼續(xù)增加(也就是軸承的游隙都集中到件4的軸承上。受徑向力的作用，一軸要向遠方移動以消除間隙。最后的結(jié)果是一軸與二軸在右側(cè)的中心距逐步變大)，造成整個齒輪軸偏斜現(xiàn)象，也就是輸入端向下偏斜，反應(yīng)到齒輪上就是齒輪偏載，偏向左側(cè)，齒面受損。另外，受力軸承件5外圈采用件6定位方式。設(shè)備運行過程中， 在負荷F1的作用下，對于件5外圈產(chǎn)生軸向沖擊。當負荷F1減少時．軸承壓蓋又對軸承外圈產(chǎn)生反向的回彈。在交變力作用下，軸承外圈反復(fù)運動，造成件5軸承他磨損及軸承壓蓋與外圈接觸面的磨損，齒輪偏載狀態(tài)會更加惡劣，加劇設(shè)備的損壞和噪聲的增加。
綜上，在設(shè)備運轉(zhuǎn)中極易形成兩種破壞現(xiàn)象：第一，件5的軸承滑道磨損，使得一軸軸向串量進一步加大，軸的旋轉(zhuǎn)精度降低；第二，件5軸承位磨損；第三，因為軸向串量的加大，引起一軸和二軸不平行，同時偏斜。反映到傳動齒輪上就是斜齒輪受力面接觸部位偏，發(fā)生偏載現(xiàn)象。
減速機在線使用中，串量檢查、調(diào)節(jié)困難，所以隨著使用時間的延長，串量會不斷增加，齒面開始出現(xiàn)點蝕和剝落現(xiàn)象，減速機響聲會越來越大，達到一定程度后隨著齒輪承載能力的進一步降低，齒輪最終打齒。為避免事故，設(shè)備只能通過頻繁更換，下線檢修更換軸承來延長齒輪的壽命。
而這一分析在近期減速機更換后設(shè)備維修中已經(jīng)得到了驗證，偏載、軸承損壞是普遍現(xiàn)象。可以參考附圖(二)2010.2.2因振動大，高速軸打齒而換下來的損壞件相片。
為了改變這一對設(shè)備運行及其不利的結(jié)構(gòu)。我們主要從以下兩個方面做工作。第一，首先改變設(shè)備維修工藝及技術(shù)要求。圖紙的原始要求軸向串量調(diào)整至0.28-0.32mm，而且裝配過程中檢驗串量是在壓蓋與箱體間沒打膠的條件下進行的，根據(jù)這一數(shù)掘確定軸向串量并最終裝配后，軸向串量加大0.10-0.12mm(密封膠補償厚度0.10-0.12mm)，因此我們對于該串量要求數(shù)镕進行了調(diào)整變?yōu)?.18-0.20mm，確保裝配完成后軸向串量的要求，達到最佳的初始裝配軸承游隙要求。第二，軸承的定位方式加強。件5作為受力端軸承承受大的軸向力，為消除負荷F1交變中對于軸承及軸承位的劣化影響，所以對于一軸受力軸承外圈定位做一改動，改為雙向定饑確保件5外圈無軸向運動傾向。方法就是軸承外圈位補焊加工出不影響軸承拆卸的定位臺肩見件號17。見圖3改造后翻轉(zhuǎn)減速機結(jié)構(gòu)圖。
通過以上分析得出翻轉(zhuǎn)減速機更換頻繁的主要癥結(jié)點在軸承的預(yù)留游隙及定位方式上。把這兩個問題解決后，通過實踐檢驗設(shè)備達到了穩(wěn)定運行的目的，延長了在線使用時間，減少了備件費用，效果明顯。
5、結(jié)束語
筆者認為使用此種結(jié)構(gòu)形式的減速機比較普遍，由于沖擊負荷的不同其損壞程度有所差異。如果單用途減速機且只承受單向負荷，建議在設(shè)計時或檢修時此改進方案可以借鑒。
2012年全國軋鋼生產(chǎn)技術(shù)會論文集(下)
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