許華^①　閆瑾　唐誌惠　杜劍（jiàn）清

（北京中冶設備研究設計總院有限公司，北京100029）

摘　要：針對立輥軋機主傳動軸頻繁斷裂問題，經（jīng）過扭矩測試與仿真，分析指出設備過（guò）載的原因，據此調整（zhěng）控（kòng）製係統與工藝參數，解決了主傳動軸頻繁斷（duàn）裂問題（tí），效（xiào）果顯著。

關鍵詞：立輥軋機；扭矩；測試；仿（fǎng）真；故障診斷

1　前言

某熱軋廠E1立輥軋機主傳動係統在生產過程中頻繁出現十（shí）字接軸叉頭開裂和斷裂事故（gù），影響正常生產。為分析事（shì）故原（yuán）因，了解傳（chuán）動軸受力狀態，對E1與R1主傳（chuán）動軸扭矩進行了測試，結合生（shēng）產線記錄的電參數與工藝參數進行綜合分析與仿真，明確指出在目前工藝條件下（xià）接軸斷裂的（de）原因。

2　測試方法

扭矩測點選在各萬向接軸處，采用應變式扭矩傳感器測量。扭矩測試係（xì）統如圖1所示（shì）。采（cǎi）用無線動態應變采集儀，實現長時間實時、無（wú）間斷記錄（lù）多通道信號，采集儀采用鋰電池模塊供電。采用（yòng）外（wài）置無線同步模塊（kuài）同步，無線同（tóng）步模（mó）塊（kuài）通過無線同步（bù）通訊控製器控製，無線AP與無線同步通訊控（kòng）製器通過交換機與計（jì）算（suàn）機通訊，實現多（duō）通道實（shí）時數據傳輸、實時同步（bù）。

3　測試結果分析與仿真

圖2是軋製過程中典（diǎn）型的扭矩波形，上圖（tú）是（shì）E1操作側立輥1、3道次扭矩，下圖是R1下（xià）輥1、2、3道次扭矩。

立輥扭矩特征如下:

第1道次咬入峰值不高，扭（niǔ）矩（jǔ）平穩，但當平輥（gǔn）咬入後，立輥扭矩突（tū）加較大的（de）扭矩衝擊，之後逐漸回落接近零點，再爬升至（zhì）一個較低的扭矩平台，直至拋鋼。

第3道次扭矩規律與第1道（dào）次類似，但在咬入瞬間發（fā）生了較大的反向扭矩衝擊，平輥咬入引（yǐn）起的立（lì）輥扭矩衝擊也較大。

以上（shàng）現象表明:立輥傳動軸在定寬時扭矩（jǔ）是正常的，其過大（dà）負荷是由於平輥咬鋼所產生的扭矩衝擊，說明在平輥咬鋼瞬間，係統設定的速度差不足以補償平輥咬鋼時所產生的速降（jiàng），使得在咬鋼（gāng）瞬間及咬鋼後一段（duàn）時間內，立輥將軋材推入平輥，使立（lì）輥承受了非正常負荷。帶（dài）來的結果是平輥幾乎無咬鋼衝（chōng）擊。對比圖中平輥的3個道次扭矩（jǔ），隻有第2道次有咬鋼衝擊峰，證明了這一結論。

R1咬鋼後（hòu），立輥扭矩逐步回落而（ér）平輥扭矩逐漸（jiàn）加（jiā）大，一（yī）降一升是同（tóng）步的，說明在隨後軋製過程中（zhōng），平輥逐漸克服了（le）Z初的咬入速降（jiàng），開始拉動軋材軋製。這個過（guò）程直至平輥扭矩達（dá）到Z大，而立輥扭矩接近零，其轉（zhuǎn）折點對應R1軋機加速結束時（shí）的轉折點。通過係（xì）統記錄的電（diàn）信號對電流與（yǔ）轉速進行分析證明了（le）以上結論。

參照測試工（gōng）況（kuàng）的工藝（yì）數據，得（dé）出立輥傳動軸的實測Z大軋製力、Z大扭矩、Z大電流均發生在第1道次，其中Z大扭矩與（yǔ）Z大電流發生在R1咬（yǎo）入瞬間（jiān）。因此接軸破壞的原因如下:

在R1咬（yǎo）鋼瞬間，係統設定（dìng）的速度差不足以補償平（píng）輥咬鋼時所產生的速降，使得在咬鋼瞬間及咬鋼後一段時間內，立輥將軋材推入平輥，使立輥承受了非正（zhèng）常負荷。這是接軸破壞的主要原因。接軸破壞還與其它工藝條件有關:數據表明，產（chǎn）生大負（fù）荷時普遍鋼溫較低。第3道次較（jiào）大側壓（yā）量的製動作用引起咬入時較大的反向扭矩，使軋機瞬間承受由反向到正向的扭矩衝擊。

以上（shàng）3點都需要調整控製係統與工藝參數予以解決。根據實測（cè）數（shù）據進行的仿（fǎng）真表明［4］，Z大（dà）應力發生在截麵過渡的應（yīng）力集（jí）中區域，與實際破壞區域（yù）吻合，且（qiě）處於三（sān）向拉應力狀（zhuàng）態，取強（qiáng）度理（lǐ）論的等效應力作為判斷依（yī）據，結果表明，在測（cè）試工況（kuàng）下，法蘭叉頭與十字軸Z大拉應力均已超過許用（yòng）應力，尚未達到斷裂的（de）強度極（jí）限。

4　結（jié）論（lùn）

通過測試分析與仿真，提出了解決方案:提高R1咬鋼時對E1的速度差;提高出鋼溫（wēn）度，給出了Z小入口鋼溫;適當降低第3道次側壓量;給出（chū）了傳動軸（zhóu）扭矩與主傳動電機電流警戒值。該廠在收到分析報告後，調（diào）整了控（kòng）製係統與部分（fèn）工藝參數（shù），Z終解決了E1主傳動軸頻繁斷裂問題。

參考文獻

［1］劉鴻文．材料力學(第6版)［M］．北（běi）京:高等教（jiāo）育出版社，2017．

［2］馬立峰．軋鋼機（jī）械設計(第2版)［M］．北京:冶金工業出版社（shè），2021．

［3］黎景全．軋製（zhì）工（gōng）藝參數測（cè）試技術(第3版)［M］．北京:冶金工業出版社（shè），2007．

［4］孟潔，張金利，閆瑾，等．基於Workbenh的SWC型聯軸器斷裂分析［J］．冶金設備，2015(S1):106－108．

（來源：冶金信息裝備網（wǎng））