棒材軋機翻轉減速機結構分析與改進
2024-08-21
朱永利 徐蘭俠 高紅心 張秋燕
（河北省冶金學會）
摘 要：通過對平立交替短應力線軋機翻轉減速機損壞問題的類比分析，對損壞方式進行總結，得出維修過程中齒輪軸軸向串量預留的重要性。通過改變設備維修工藝及技術要求和軸承的定位方式加強。優化了 軸承的運行狀態。達到了穩定設備運行、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機為平立可轉換卡盤式短應力線軋機。該生產線設計最高軋制速度為18米/秒。
平立轉換16、18、20#軋機傳動方式是電機通過地面減速機實現第一次減速。當軋機水平位使用時，地面減速機通過快裝接手直連翻轉減速機輸入軸，經過翻轉減速機第二次減速，翻轉減速機兩個輸出軸分別帶動2個萬向接軸通過兩個自調心套筒連接上下兩個軋輥，反向旋轉實現水平軋制。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，傘齒輪箱與韶轉減速機相連，翻轉減速機帶動兩個軋輥，反向旋轉實現立式軋制。
2、問題提出
隨著設備管理的精細化，對設備完好率和長周期使用的要求也越來越高。設備維修質量及結構的優劣已經成為設備在線時間長短、事故頻度的關鍵性因素，從而決定設備各項經濟技術指標是否優良，因此對相關問題進行探討非常必要。下面結合一棒16#、18#、20#軋機翻轉減速機頻繁損壞問題做進一步探討。
3、使用情況分析
精軋機翻轉減速機更換、維修情況及分析：
從以上翻轉減速機更換及維修內容可以看出，設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象，集中反映到一軸、二軸齒輪軸上；第三，軸承存在點蝕現象：第四運行中存在噪聲。
4、結構分析
對翻轉減速機一、二齒輪軸結構進行分析，結構圖如附圖(一)所示。
軸承的配置方式為預調整軸承(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構，均為壓蓋定位軸承方式通過調整壓蓋的軸向尺寸來保證軸承內部游隙(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力，無法充分發揮軸承的負載能力，產生噪聲和破壞。加劇了件5的滑道磨損。件5磨損反應到件4的結果就是軸向串量繼續增加(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。最后的結果是一軸與二軸在右側的中心距逐步變大)，造成整個齒輪軸偏斜現象，也就是輸入端向下偏斜，反應到齒輪上就是齒輪偏載，偏向左側，齒面受損。另外，受力軸承件5外圈采用件6定位方式。設備運行過程中， 在負荷F1的作用下，對于件5外圈產生軸向沖擊。當負荷F1減少時．軸承壓蓋又對軸承外圈產生反向的回彈。在交變力作用下，軸承外圈反復運動，造成件5軸承他磨損及軸承壓蓋與外圈接觸面的磨損，齒輪偏載狀態會更加惡劣，加劇設備的損壞和噪聲的增加。
綜上，在設備運轉中極易形成兩種破壞現象：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，發生偏載現象。
減速機在線使用中，串量檢查、調節困難，所以隨著使用時間的延長，串量會不斷增加，齒面開始出現點蝕和剝落現象，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備維修中已經得到了驗證，偏載、軸承損壞是普遍現象。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。
為了改變這一對設備運行及其不利的結構。我們主要從以下兩個方面做工作。第一，首先改變設備維修工藝及技術要求。圖紙的原始要求軸向串量調整至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，根據這一數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镕進行了調整變為0.18-0.20mm，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改造后翻轉減速機結構圖。
通過以上分析得出翻轉減速機更換頻繁的主要癥結點在軸承的預留游隙及定位方式上。把這兩個問題解決后，通過實踐檢驗設備達到了穩定運行的目的，延長了在線使用時間，減少了備件費用，效果明顯。
5、結束語
筆者認為使用此種結構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，建議在設計時或檢修時此改進方案可以借鑒。
2012年全國軋鋼生產技術會論文集(下)
（版權歸原作者或機構所有）
