軋邊機萬向接軸的故障分析(xī)與改進

2014-05-05

焦自金(jīn) 王書雷 王效強 喬廷剛
(萊蕪鋼鐵集團有限公司型鋼廠,山東萊蕪(wú) 271104)
  摘(zhāi) 要:萊鋼中型線精軋機(jī)組(zǔ)E1軋(zhá)邊機十字萬向接軸故障頻繁,經分析發現萬向接軸的(de)軸線折角過大,使接軸在運轉過(guò)程中產生二次力偶矩,從而加速了十字軸及軸承的磨損。采取將(jiāng)減速機移位,增大萬向接軸十字軸中心(xīn)距,從(cóng)而減小接軸軸線折角的改進措施,改造後,E1軋機(jī)的接軸故障明(míng)顯降低(dī),接(jiē)軸備件消耗量約為改造前的一半。
  關鍵詞:軋邊機;萬向接軸;軸線折角
  1 前言
  萊鋼型鋼廠H型鋼生產線精軋機組(zǔ)由5台萬能軋機和2台軋邊機組(zǔ)成(chéng)。軋邊(biān)機對軋件成型質量至關重要,是型鋼(gāng)生產的關鍵設備。軋邊機的傳動(dòng)係統是該設備的重要組成部分,主要由500kW的主電機,通(tōng)過一根1200mm長的浮動軸連接主減速(sù)機,減速機上下兩輸出軸通過萬向接軸與軋輥連接,實現軋機的動力輸入。在實際生產(chǎn)過程(chéng)中,軋邊機重要傳(chuán)動部件萬向接(jiē)軸故(gù)障頻繁,使用壽命短,成(chéng)為(wéi)製約生產穩定、順行的瓶頸環節。為此,對軋邊機接軸故障原因進行(háng)分析,采取相(xiàng)應措施延長接軸使用壽命(mìng),降低萬向接軸故障率,以保障生產順行。
  2 萬向接軸故障分析
  2台軋邊(biān)機(jī)與萬能軋機交叉布置,按軋製順序,分別為(wéi)E1和E2軋邊機,設備參數如下:E1轉(zhuǎn)速87.3~175r/min,Z大扭(niǔ)矩41kN•m;E2轉速183.3~370r/min,Z大(dà)扭矩19kN•m。萬向接(jiē)軸故障主要(yào)出現(xiàn)在E1軋機,故障表現為:使用1個月左右即出(chū)現異音,接軸工作側(cè)十(shí)字包軸線擺動大,進(jìn)而出現接(jiē)軸十字包螺栓斷裂現象,接軸使用(yòng)壽命低。
  E1和E2的傳動方式和布置形式均完全相同(tóng),區別在於軋製力和軋製速度,E1傳動電機功率為500kW,電(diàn)機轉速為500~1000r/min,減速機速比為1:5.7;E2傳動電機功率為300kW,電機轉速為500~1000r/min,減速機速比為1:2.7。主(zhǔ)傳動電機的正常Z大(dà)負載為175%。E1和E2軋機傳動係統都是由(yóu)電機、齒式聯軸器、減速機、萬向(xiàng)接(jiē)軸和軋機組(zǔ)成,因為軋製工藝的不同要求(qiú),2架軋邊機的電機功率和減速機速比有明顯差別,但它們采用的萬向接軸的規格型號完全相同(tóng),其型號為SWZ285,接軸總長度1555mm,十字軸間距(jù)735mm。在生產過程中,E2軋邊機的萬向接(jiē)軸故障(zhàng)率明顯低於E1軋邊機。根據設備檔案記錄,E2接軸的(de)使用壽(shòu)命比E1高4倍以上,同時,E1下接軸的使用壽命是(shì)上接軸2倍以(yǐ)上。從2台軋邊機萬向接軸使用情況(kuàng)的對比(bǐ)分析,接(jiē)軸的實(shí)際轉矩(jǔ)和軸線折角是導致2架軋機接軸壽命出現(xiàn)差異的原因(yīn),因此對這兩項參數進行了測算、比較(jiào)和(hé)分析。
  1)接軸的轉矩測算(suàn)。經計算,E1接軸的轉矩為109.43kN•m,E2接軸(zhóu)的計算轉矩值更小,均小於SWZ285十字萬(wàn)向(xiàng)接(jiē)軸器的公稱轉矩(120 kN•m)。接軸(zhóu)轉矩測算沒有問題,因此,要提高E1接軸的使用壽命,隻需從減小接軸的軸線折角方麵采取措施。
  2)萬向接軸軸線折角(jiǎo)的驗(yàn)算與分析。E1減速機與軋輥的配置關係如圖1所示。

圖1 E1減速機與軋輥配置
  
在實際生產中,隨著軋(zhá)輥(gǔn)尺寸的(de)變化,軋機上下(xià)軋(zhá)輥中心線的距離要通過調整墊片使其(qí)在498~589.2mm範圍內。E1減速機的輸出軸中心距為670mm,接軸的兩十字(zì)軸之間的距離為735mm。減速機的實際中心線較軋製中心線偏高15mm。按照(zhào)以上尺寸參(cān)數及其(qí)相對配置關係,經計算,E1軋機上、下萬向接軸的實際軸線折角分別為7.9°~4.3°和5.5°~1.9°。E2減速機的輸出(chū)軸中心距為550mm,其他參數與E1相同。經過(guò)計算(suàn),E2上、下接軸的(de)軸線折角分別為(wéi)3.19°~0°和0.85°~0°。
  實際生產過程中,軋機調整零墊片的情況很少,上下軋(zhá)輥中心距大都在540mm 左右,即E1上接軸工作的軸線折角大都>6.2°,下接軸工作的軸線折角也都>3.8°,而接軸的實際軸線折角太(tài)大,將會增加十字軸及軸承工作(zuò)過(guò)程中的二次力偶矩,嚴重降低接軸的(de)使用壽命。相反E2上、下接軸工作的軸線折角則大都在2°和0.8°以下。從E1和E2上、下接(jiē)軸的軸線折角參數及使(shǐ)用壽命(mìng)的對比,也證明了接軸的使用壽命與軸線折角密切相關。中型線接軸的軸線折角也不允許超過(guò)6°,而E1接軸(尤其是上接軸)的軸線折角已超出其設計許用範圍,要(yào)減少E1接軸的備件消耗,延長其使用壽命,就要對E1接軸的軸線折角參數進行修正和優化。
  3 改進措施
  受軋機負荷和軋製速度設備參數的製約,E1減速機的規格不可能進行縮小,既減(jiǎn)速(sù)機的輸(shū)出中心(xīn)距不能縮小,這也就意味著要降(jiàng)低(dī)E1接軸的軸線折角,隻有采取加長接軸的辦法。
  1)增大接軸長度。取消E1電機與(yǔ)減速機之(zhī)間(jiān)的(de)中間軸,將(jiāng)減速機東(dōng)移,增大減速機與軋機之間的距離,增大萬向(xiàng)接軸的長度,以降低接軸實際軸線折角。因減速機與電機之(zhī)間有一根長為1200mm的浮動軸(zhóu),可(kě)將浮動軸去(qù)掉,將減速機東移,使電機和減速機聯軸器直接相連,接軸的長度可增加1200mm,接(jiē)軸加長後,其軸線折角將會大大(dà)減小,上(shàng)接軸的(de)軸線折角(jiǎo)將由原來的6.2°左右降低到2.3°左(zuǒ)右,下接軸的軸(zhóu)線折(shé)角(jiǎo)將會控製在1.5°左右。這樣軸線折角可接近E2的水平(píng),由於其轉速較E2低很(hěn)多,因此其使用壽命將會超(chāo)過或接近E2。接軸加長後(1935mm),計算得出E1上接軸的軸線折角為1.7°~1.6° ,下接軸的軸線折角為0.8°~0.75°。可見,把E1接軸加長,增大(dà)接軸十字(zì)軸中心距(jù),接(jiē)軸的(de)軸線(xiàn)折角會明顯降低,將大幅改善接軸(zhóu)運行平穩性。因此,將接軸加長(zhǎng)方(fāng)案可行(háng)。
  2)接軸選型核定。因E1電(diàn)機功率、電機(jī)轉速和減速機速(sù)比等設備參數沒有改變,接軸轉矩仍為109.43kN•m,仍然小於SWZ285接軸的公稱轉矩。因此,確定改造(zào)後E1接軸(zhóu)仍然采用SWZ285型號。在(zài)更(gèng)換軋機時,需要接軸支撐裝置托住接軸,接軸加長後其重量會增加,因此需要(yào)驗算接軸支撐的能力。經驗算,接軸支撐液壓缸完全滿足改造(zào)後接軸的使用(yòng)要求。
  4 改進效果
  E1萬向接軸采取改進措(cuò)施(shī)後(hòu),運行非常平穩,故障率明顯降低(dī),E1接軸的更換次(cì)數與E2接軸基本持平,其備件消耗量約為改造前的一半。E1接軸軸線傾角(jiǎo)的改進取得了很好的效果,為萊鋼中型線的生(shēng)產順(shùn)行(háng)提供了保障。

來源:《山東冶金》第34卷第1期 2012年2月
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