郝豐廣 劉宏 戴江波

摘 要：平/立轉(zhuǎn)換軋機在不同工位使用時，因減速機供油系統(tǒng)問題而造成該機列軋機頻繁故障。文章提出了一種有效解決該故障的方法并在生產(chǎn)線上成功應用，效果顯著。

關鍵詞：平/立轉(zhuǎn)換軋機;減速機;供油系統(tǒng)

中圖分類號：TU623.5文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）06-001-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.001

我廠于2013年新建了一條年產(chǎn)30萬t彈簧扁鋼生產(chǎn)線，共18架軋機。全部是平、立交替布置，分為粗軋、中軋和精軋三個機組，每個機組由6架軋機組成。其中，精軋機組14#、16#和18#軋機為平/立可轉(zhuǎn)換軋機（又稱H/V軋機），即該軋機可以轉(zhuǎn)換成立式軋機或水平軋機使用，以兼顧小規(guī)格鋼筋切分和彈簧扁鋼生產(chǎn)的要求。平/立轉(zhuǎn)換機列主要設備由軋機、減速機、錐齒輪箱及其之間的聯(lián)軸器、電機等組成，如圖1所示，軋機、減速機和錐齒輪箱懸空安裝在旋轉(zhuǎn)機架上，可以90°旋轉(zhuǎn)[1]。其中，錐齒輪箱是H/V軋機的關鍵設備，其自身工作的穩(wěn)定可靠性直接影響到H/V軋機的穩(wěn)定可靠性。錐齒輪箱安裝位置低，現(xiàn)場存在大量軋輥冷卻水、氧化鐵和粉塵，周圍環(huán)境惡劣，尤其在平軋狀態(tài)使用時更為嚴重，如圖1所示。

自從彈簧扁鋼軋線設備投產(chǎn)后，平/立轉(zhuǎn)換軋機一直使用不穩(wěn)定，3架均多次因潤滑問題停產(chǎn)維修，設備維護費用居高不下，僅2014年就發(fā)生故障5次，維修費用近50萬元，嚴重影響生產(chǎn)活動。

1 平/立轉(zhuǎn)換軋機故障分析

2014年1月29日，16#機列故障，現(xiàn)場噪音大，主操作室監(jiān)控界面反映該軋機電流波動大。檢查發(fā)現(xiàn)16#機列傘齒輪箱長軸軸向竄動量大，遠遠超過安裝標準，確定為該軸上單列圓錐滾子軸承燒壞。開箱檢查，經(jīng)分析，原因是錐箱潤滑系統(tǒng)設計缺陷。該類軋機齒輪箱潤滑系統(tǒng)問題主要有：潤滑油變質(zhì)、供油油量不足及供油系統(tǒng)缺陷。

1.1 潤滑油變質(zhì)

在軋機減速機中以潤滑油作為柔性零件，一旦潤滑油變質(zhì)，必然會潤滑不良，導致零件產(chǎn)生裂紋、磨損加劇，還有可能斷裂，這樣就會直接損壞減速機上的一些部件，導致事故發(fā)生。某臺齒輪箱投入使用不到三個月就發(fā)生了一次燒壞軸承事故，更換后不久，再次發(fā)生故障，還造成部分齒輪被損壞。該減速機平均壽命應在5萬小時以上，僅使用幾千個小時就發(fā)生問題，必然存在問題。在現(xiàn)場仔細觀察發(fā)現(xiàn)，潤滑油的顏色為乳白色且乳化，經(jīng)取樣檢測，結(jié)果顯示潤滑油發(fā)生變質(zhì)，致使軸承一次次被損壞。

1.2 供油油量不足

油量不足也會出現(xiàn)故障，多數(shù)會導致軸承發(fā)熱或燒毀，其分析如下：

精軋機14#、16#、18#架平臺上使用的減速機，出現(xiàn)了軸承發(fā)熱問題。這種減速機供油管路長，當軋機用作平軋使用時，減速機處于直立狀態(tài)，各供油點高差大。輸出軸的位置較高，非常容易因供油不足致使輸出軸承發(fā)熱;當機列用作立軋使用時，減速機處于水平狀態(tài)，減速機中齒輪及軸承處于垂直狀態(tài)，處于這種位置時減速機中上端軸承就會發(fā)熱，見圖1所示。對于這種情況就要根據(jù)實際進行分析，此類軋機要滿足兩種工位使用，一旦供油量不足，就會導致軸承內(nèi)部的滾動體和滾道間難以形成潤滑油膜，致使?jié)L道和滾動體之間可能出現(xiàn)金屬直接摩擦，增加熱量。同時，若這些部位的潤滑油量不足，就不能及時把軸承之間摩擦產(chǎn)生的熱量帶走，時間長了就會降低軸承使用壽命，導致軸承失效，進而發(fā)生故障。

1.3 錐齒輪箱潤滑系統(tǒng)問題

該潤滑系統(tǒng)：錐齒輪箱有兩根軸，兩根軸上各有兩套單列圓錐滾子軸承，面對面裝配。這種軸承中間有隔環(huán)。潤滑油從隔環(huán)上開的孔供入，這種供油形式用于不轉(zhuǎn)換的立式軋機傘齒輪上是合理的，油從兩套軸承中間進，經(jīng)滾動體后排出，如圖2所示。

14#、16#、18#軋機為平/立可轉(zhuǎn)換形式，當錐齒輪箱輸入或輸出軸垂直工作時，供油路徑在上軸承的下側(cè)，由于重力作用，上軸承潤滑肯定不好，如圖3所示，該潤滑系統(tǒng)的設計明顯不合理。

1.4 潤滑油泄漏

2015年1月21日，16#錐箱漏油嚴重，漏油點在錐箱長軸端蓋處。泄漏量達4桶/班（170L/桶），不得不停產(chǎn)處理。經(jīng)分析：泄漏的直接原因在于，錐箱內(nèi)油封磨損失效。該油封在錐箱內(nèi)部，若要更換必須開箱，開箱一次維修費含易損件的更換、人工等約5萬元。泄漏的根本原因在于，油封的壽命大約為2年，與錐箱內(nèi)其他零件如軸承、齒輪不匹配，屬設計問題。

2 平/立轉(zhuǎn)換軋機減速箱潤滑系統(tǒng)改進

對于潤滑油變質(zhì)問題，后來更換使用合格的潤滑油后軸承就工作正常了。在后續(xù)的生產(chǎn)中，應加強巡視，及時檢測，及時處理。

對于供油量不足問題，通過摸索，適當增大油壓，并對供油系統(tǒng)進行優(yōu)化，該問題得以解決。

由于原設備的潤滑油路，不能同時適應軸在水平和垂直兩種狀態(tài)的工作，在減速機輸入輸出軸垂直工作時，上軸承潤滑不良。筆者主要針對設備（軸承）在垂直工位工作時，對潤滑油路重新設計和改進。改進后，上軸承潤滑良好，設備使用穩(wěn)定。

供油量Q的計算式為：Q=W*d*B

式中，Q為供油量，mm3/h;W為系數(shù)，0.01mm/h;d軸承內(nèi)徑，mm;B軸承寬度，mm。

實際供油量還要在此數(shù)值基礎上擴大4～20倍[2]。為獲得最佳潤滑效果，還需通過實驗來修正供油。供油方式設計對于高速旋轉(zhuǎn)的軸承，為了可靠地將潤滑油送至軸承內(nèi)部，應十分重視供油方式（如噴嘴形式、安裝位置等）的設計。軸承潤滑方式完全取決于軸承類型和配置方式。對單列軸承而言，最佳潤滑方式為從一邊進入軸承內(nèi)部。噴嘴孔應與內(nèi)環(huán)齊平，不應指向保持架。尤其當軸承自身吸排油方向不易確定時，潤滑油必須按上述方向進入軸承內(nèi)部。若條件許可，潤滑油最好經(jīng)過一個特制噴管后再進入軸承內(nèi)部。噴管長度取決于軸承大小，直徑為0.5mm～1.0mm。

經(jīng)商討確定改造方案：從主油管上新走一根輔助油管，加工直徑為?2的油嘴直接對上軸承供油，這樣一方面提高了油量供給不足的問題，主要對不合理的潤滑系統(tǒng)進行了有益的完善[3]，如圖4所示，解決了上軸承缺失潤滑油的問題。油路改進有益效果是軸承在不同工位上都能獲得足夠的油量潤滑。

這樣，就解決了輸入軸在垂直工位時上軸承缺失潤滑油的情況。

針對潤滑油泄漏，油封不易更換問題，經(jīng)分析決定進行改造。具體措施為：重新設計制作端蓋，改前端蓋內(nèi)孔與軸的配合為迷宮式，該形式不能防止?jié)櫥托孤?。改后，將端蓋上加工油封安裝位置，油封選用150*180*12。這樣，不用開箱更換錐箱內(nèi)部的油封，就解決了泄漏問題。經(jīng)使用，效果良好，逐步推廣至另外兩架H/V軋機上。后來，又采購剖分式油封，這樣可在不拆除軸端內(nèi)齒圈的基礎上，更方便地處理泄漏問題。

3 結(jié)語

減速機潤滑系統(tǒng)改進后，3架平/立轉(zhuǎn)換軋機使用穩(wěn)定，杜絕潤滑系統(tǒng)故障，每年節(jié)省零件更換和維護費用30多萬元。國內(nèi)軋鋼企業(yè)大多都存在此類現(xiàn)象，有的企業(yè)采用大供油量，使錐齒輪箱內(nèi)充滿潤滑油來解決軸承潤滑問題，這樣又存在“困油現(xiàn)象”，不合理;有的企業(yè)此種設備甚至只能固定在一個工位上工作，失去了設備原有功能，嚴重影響生產(chǎn)。此項潤滑系統(tǒng)的完善方式，則很好地解決了平/立轉(zhuǎn)化軋機減速機或錐齒輪箱的潤滑系統(tǒng)問題。

參考文獻

[1] 劉東.軋機減速機、傘齒輪箱密封裝置改進與應用[J].液壓氣動與密封，2013，33（5）：34-36.

[2] 成大先.機械設計手冊：潤滑與密封[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

[3] 趙元國.軋鋼生產(chǎn)機械設備操作與自動化控制技術實用手冊[M].香港：中國科技文化出版社，2005.