中厚板轧机多种辊端万向节对比与分析

覃剑锋，韩永强

（柳州钢铁股份有限公司中板厂，广西 柳州 545001）

轧钢机主传动装置的作用是将电动机的运动和力矩传动给轧辊，在很多轧钢机上，主传动装置由减速机、齿轮座、联接轴和联轴节等部件组成，某些板坯及板带轧机，主传动是由电动机直接传动轧辊的。柳钢中板厂轧机就是采用电动机直接带动轧辊进行工作，自1998 年四辊生产线投产以来，随着生产需求的不断提高，辊端万向节结构形式也在不断优化和改进，按照万向节结构形式可分为滑块式万向节、分体轴承座式万向节和整体轴承座式万向节三种结构形式，按端面法兰连接形式可分为端面键和端面齿两种结构形式。

1 滑块式辊端万向节

结构组成：辊端扁头、铜滑块、辊端叉头、定位轴、销轴、衬套组成，下图图1 为组装好的一套滑块式辊端万向节。

结构优点：结构简单，拆装方便。万向节使用过程中，有部分组件出现问题后，能够自行拆卸，更换受损部件，有维修部门自己组装，作为备件上线使用。而且能够减少外委维修费用。

结构缺点：

（1）该种形式万向节属于开式结构，密封性较差，由于铜滑块在运行期间需保持良好的润滑状况，才能保证万向节的配合间隙保持在合理的范围内，然而在实际生产过程中，铜滑块的加油周期不能得到保证，而且，加注的润滑脂在反复旋转过程中，很容易被甩出，造成铜滑块不能得到有效地润滑。

（2）铜滑块本身的材质及加工工艺要求较高，目前较多供货商受设备或者技术的限制，加工精度很难达到设计要求，有些成分存在问题，有些加工工艺存在问题，有些热处理工艺存在问题，加工出来的滑块很难满足生产需要，这样就会对万向节的使用带来很大的影响。截止到目前，在生产过程中，铜滑块的损坏形式有以下几种情况。

①铜滑块表面硬度不够，磨损较快，短期内磨损量超过2mm，在运转过程中，扁头和叉头出现相对窜动，整根万向接轴晃动较为明显，对于主电机滑动轴承、接轴平衡装置及工作辊装置都会带来不利的影响。②铜滑块材质成分不均匀或者辊端叉头圆弧面磨损不均，造成铜滑块在运转过程中，出现受力不均的现象，在铜滑块受力集中部位极易造成断裂，断裂严重时会造成整个万向节脱出，造成较大设备事故，断裂较轻时，造成生产意外终止，被迫停机检修。下图图2 为铜滑块断裂1/3 时的图片。

图2 滑块断裂图片

（3）该种结构形式的辊端万向节的辊端扁头内衬板接触面容易磨损，磨损后进行焊接修复，焊接修复再上线后在圆弧角处很容易产生裂纹，造成设备隐患，随着修复次数的增多，裂纹频发的周期日益变短，裂纹一旦萌生后，随着轧机的正反转，裂纹在不断的交变应力的作用下极易扩展，即使能够及时发现，进行更换，也会造成生产的中止，如何点检不到位，未能及时发现裂纹的扩展，很有可能造成扁头的崩裂现象（如下图3 所示），给设备的正常运行带来极为不利的影响。

图3 辊端万向节损坏图片

图4 改进后的轴承座

图5 端面键C 型带导向套结构的辊端万向节内部结构

图6 端面齿内部结构示意图

（4）滑块式辊端万向节优点是拆装方便，当扁头、滑块或者叉头等部件出现磨损或者损坏时，可以由自己厂内维修人员自行拆卸，更换损坏的部件，降低维修费用，减少修复周期。

2 端面键C型不带导向套结构的辊端万向节

该种万向节在十字包部位做了改进，采用整体式轴承座来替代滑块式和分体式结构形式，该种结构形式取消了滑块和分体式轴承座的紧固螺丝，减少了故障发生点。

该种万向节在十字包和辊端扁头采用分体式结构，由端面齿的结构形式进行连接，由于辊端扁头发生故障率的几率比较高，而且修复效果不是很理想，因此，我们可以直接将辊端扁头进行报废处理，购买新的扁头备件，组装后即可仅需上线使用，这样大大降低了整体报废的费用。

将剖分式轴承座改为整体式轴承座，避免因螺栓断裂或松动造成的十字轴损坏。

3 端面键C型带导向套结构的辊端万向节

该种万向节在辊端扁头部位做了改进，在原来辊端万向节的基础上加长了扁头的尺寸，在加长部位加装了导向套部件。该导向套的加装一方面固定了轧辊在辊端扁头内的窜动，另外一方面有效的减弱了扁头圆弧角所承受的应力，增大了有效承载面积，大大减弱了应力集中的产生。

4 端面齿C型带导向套结构的辊端万向节

该种万向节在辊端叉头端面法兰部位做了改进，将原有端面键的结构形式替换成端面齿结构形式。原有端面键结构形式的辊端万向节在拆装时很有可能因为端面键的配合较紧或者端面键与键槽出现咬合现象造成端面键不易拆出，而且键槽在长期的交变载荷的作用下，键槽边角容易产生裂纹，而且不易修复。此外，在安装过程中键与键槽必须对应一致，出现倾斜角时便不能装进去，需调整好角度后方能安装进去，增加检修工时。而端面齿形式的辊端法兰在安装过程中则不需要担心角度偏差问题，提高检修效率，降低更换时间，而且，端面齿具有自动调整对中的优点。此外，由于齿面连接的接触面比端面键接触面大，法兰所能承受的载荷也比较大，而且在正反转的过渡比较平稳。

5 结论

柳钢中板厂2800 四辊轧机自1998 年投产以来，一共使用了5 种不同结构形式的辊端万向节，综合使用性能来说，端面齿辊端法兰配有导向套的辊端扁头的整体式万向节使用性能最好，上线10 个多月均未出现影响生产的设备故障。