提高轧机传动轴运行稳定性改造

摘 要：通过对轧机传动轴和轧辊的连接结构进行局部改进，提高传动轴联接套的使用寿命，改善设备工况，提高生产轧制板板质量。

关键词：传动轴；稳定；改造

引言

华南某钢铁厂热轧1450生产线粗轧机传动轴轧辊联接套使用寿命短，在使用过程中，由于轧辊联接轴内孔磨损快，联接套与轧辊配合间隙变大，导致粗轧机传动轴产生晃动，存在严重的设备隐患，对轧制板形造成了严重影响。经过和专业制造厂家沟通，传动轴联接套材料已进行了大幅改进，但使用效果仍不理想，需从现有设备结构进行改进，以提高联接套使用寿命，保证产品质量。

1 传动轴晃动原因分析

轧机传动轴布置简图如图1，传动轴万向关节回转直径1080mm，轴直径720mm，整轴装配长度10930mm，重量超过50吨，传动轴两端分别以电机和轧辊为固定支撑点，传动轴大部分重量由中部平衡液压机构支撑，抵消传动轴产生的自重，轧辊扁头直接插入传动轴联接套，保证生产过程快速轧辊要求。生产过程中，联接套内孔和工作辊扁头都会产生磨损，两者配合间隙变大后，传动轴在转动中联接套自身产生晃动，万向关节及传动轴随之晃动，由于传动轴质量大，传动轴晃动产生的径向力会非常大，直接加剧联接套磨损，导致设备工况恶化，万向关节寿命降低，各部紧固螺栓断裂，联接套内孔圆角部位产生裂纹，甚至导致联接套破裂损坏。

2 改进方案

如图2：在工作辊扁头端面安装一个定位环，该定位环与联接套Φ520内孔形成新的配合面。定位环磨损达到一定量后，可快速更换定位环，保证两者在合理的配合间隙内。

3 方案论证

（1）由于生产过程中上下轧辊辊缝会改变，上轧辊上下运动，上传动轴摆角随之改变，联接套相对于上轧辊会发生相对轴向移动。设计时需保证新装定位环与关节端面空间充足，防止新装定位环顶对关节端面，损坏设备。轧机上传动轴最大摆角为4.429°，下轧辊处于最高位置，下传动轴最大摆角为3.535°。此时轧制中心线距扁头套内孔端面尺寸为2850mm。设计上下传动轴都在最大摆角状态下新装定位环端面与联接套距关节端面安全距离为35mm，新装定位环与Φ520联接套内孔接触长度为65mm。经过精确软件模拟计算，上轧辊在不同高度位置时，定位环端面与联接套内壁至少有约13.69mm安全间隙，用于补偿电机轴及轧辊之间窜动。安装的定位环起到有效定位长度范围为65～86.303。下轧辊在不同位置高度时，定位环端面与联接套内壁有34.7～35mm安全间隙，用于补偿电机轴及轧辊之间窜动。定位环起到有效定位长度范围为61.705～65。此处计算的为极限尺寸，实际工作过程中，上下工作辊都不处于极限位置，所有设备完全是在安全的尺寸范围内运行。

（2）安装有定位环的轧辊在下线进行磨削时，磨床定位顶头可通过新定位套的内孔顶入轧辊扁头端面的定位孔，轧辊轴线未发生变动，不会影响轧辊磨削精度。

（3）定位环由6个M42，12.9级高强度内六角螺栓把合紧固，由于扁头套与定位环之间不传递扭力，仅存在传动轴晃动产生的径向力，螺栓强度足够。

（4）更换新的定位环，只需拆解6个把合螺栓，更换步骤简单。轧辊换辊周期为约为2天，更换频繁，可及时下线检查各把合件有无断裂，更换磨损的定位环等。

（5）联接套Φ520内孔深度为110mm，即为壁厚最大位置，设备结构最强。该部位为整体圆孔面，无易集中应力的边、角部位，定位环与该孔位配合，不会导致该孔们产生裂纹，损坏设备。

4 设备改造

改造后的轧辊如下图4，增加的定位环嵌入轧辊扁头端面深度10mm，可有效防止定位环因紧固螺丝松动发生移位，新定位环Φ300的内孔可有效减轻定位环重量，便于安装。

定位环结构如下图：

定位环质量约为127.6KG，2个27的直通螺孔有利于定位环的装配及拆卸，10×30°外端面倒角有利于换辊时定位环顺利装进入工扁头套内孔，3×45°内端面倒角有利于定位环装配入工作辊扁头端面止口中。

轧辊改造流程：

如图5。

步骤一：

在工作辊扁头端面车削加工一个Φ520×Φ320的环形沉槽，沉槽深度为10mm。

步骤二：

在沉槽内均匀钻6个M42的螺纹孔，孔深60轧辊改造步骤简单，费用较低，周期短改造后增加安装定位环的工作辊子如图6。

5 改造效果

联接套相同磨损情况下、改造后的传动轴平衡压力波动范围降低约0.8MPa，传动轴运行稳定。

聯接套磨损变慢，使用寿命得到较大增加，维修费用降低。

传动轴工况改善，有利于生产产生质量稳定。

参考文献

[1]王梓卉敏，汪曦，白荣佼，等.基于Solidworks的轧辊和联接筒断裂事故的失效分析[J].冶金设备，2016（S1）.

作者简介：刘福胜（1987，05-），男，本科，重庆垫江人，现工作于广西柳州钢铁集团公司热轧厂，主要从事冶金机械设备管理与维护方面的工作。