郝豐廣 劉宏 戴江波

摘 要：平/立轉(zhuǎn)換軋機(jī)在不同工位使用時(shí)，因減速機(jī)供油系統(tǒng)問(wèn)題而造成該機(jī)列軋機(jī)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(yīng)用，效果顯著。

關(guān)鍵詞：平/立轉(zhuǎn)換軋機(jī);減速機(jī);供油系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU623.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(wàn)t彈簧扁鋼生產(chǎn)線，共18架軋機(jī)。全部是平、立交替布置，分為粗軋、中軋和精軋三個(gè)機(jī)組，每個(gè)機(jī)組由6架軋機(jī)組成。其中，精軋機(jī)組14#、16#和18#軋機(jī)為平/立可轉(zhuǎn)換軋機(jī)（又稱(chēng)H/V軋機(jī)），即該軋機(jī)可以轉(zhuǎn)換成立式軋機(jī)或水平軋機(jī)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(jī)列主要設(shè)備由軋機(jī)、減速機(jī)、錐齒輪箱及其之間的聯(lián)軸器、電機(jī)等組成，如圖1所示，軋機(jī)、減速機(jī)和錐齒輪箱懸空安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)架上，可以90°旋轉(zhuǎn)[1]。其中，錐齒輪箱是H/V軋機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，其自身工作的穩(wěn)定可靠性直接影響到H/V軋機(jī)的穩(wěn)定可靠性。錐齒輪箱安裝位置低，現(xiàn)場(chǎng)存在大量軋輥冷卻水、氧化鐵和粉塵，周?chē)h(huán)境惡劣，尤其在平軋狀態(tài)使用時(shí)更為嚴(yán)重，如圖1所示。

自從彈簧扁鋼軋線設(shè)備投產(chǎn)后，平/立轉(zhuǎn)換軋機(jī)一直使用不穩(wěn)定，3架均多次因潤(rùn)滑問(wèn)題停產(chǎn)維修，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用居高不下，僅2014年就發(fā)生故障5次，維修費(fèi)用近50萬(wàn)元，嚴(yán)重影響生產(chǎn)活動(dòng)。

1 平/立轉(zhuǎn)換軋機(jī)故障分析

2014年1月29日，16#機(jī)列故障，現(xiàn)場(chǎng)噪音大，主操作室監(jiān)控界面反映該軋機(jī)電流波動(dòng)大。檢查發(fā)現(xiàn)16#機(jī)列傘齒輪箱長(zhǎng)軸軸向竄動(dòng)量大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)安裝標(biāo)準(zhǔn)，確定為該軸上單列圓錐滾子軸承燒壞。開(kāi)箱檢查，經(jīng)分析，原因是錐箱潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷。該類(lèi)軋機(jī)齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)問(wèn)題主要有：潤(rùn)滑油變質(zhì)、供油油量不足及供油系統(tǒng)缺陷。

1.1 潤(rùn)滑油變質(zhì)

在軋機(jī)減速機(jī)中以潤(rùn)滑油作為柔性零件，一旦潤(rùn)滑油變質(zhì)，必然會(huì)潤(rùn)滑不良，導(dǎo)致零件產(chǎn)生裂紋、磨損加劇，還有可能斷裂，這樣就會(huì)直接損壞減速機(jī)上的一些部件，導(dǎo)致事故發(fā)生。某臺(tái)齒輪箱投入使用不到三個(gè)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(jī)平均壽命應(yīng)在5萬(wàn)小時(shí)以上，僅使用幾千個(gè)小時(shí)就發(fā)生問(wèn)題，必然存在問(wèn)題。在現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，潤(rùn)滑油的顏色為乳白色且乳化，經(jīng)取樣檢測(cè)，結(jié)果顯示潤(rùn)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(huì)出現(xiàn)故障，多數(shù)會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)熱或燒毀，其分析如下：

精軋機(jī)14#、16#、18#架平臺(tái)上使用的減速機(jī)，出現(xiàn)了軸承發(fā)熱問(wèn)題。這種減速機(jī)供油管路長(zhǎng)，當(dāng)軋機(jī)用作平軋使用時(shí)，減速機(jī)處于直立狀態(tài)，各供油點(diǎn)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(dāng)機(jī)列用作立軋使用時(shí)，減速機(jī)處于水平狀態(tài)，減速機(jī)中齒輪及軸承處于垂直狀態(tài)，處于這種位置時(shí)減速機(jī)中上端軸承就會(huì)發(fā)熱，見(jiàn)圖1所示。對(duì)于這種情況就要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行分析，此類(lèi)軋機(jī)要滿足兩種工位使用，一旦供油量不足，就會(huì)導(dǎo)致軸承內(nèi)部的滾動(dòng)體和滾道間難以形成潤(rùn)滑油膜，致使?jié)L道和滾動(dòng)體之間可能出現(xiàn)金屬直接摩擦，增加熱量。同時(shí)，若這些部位的潤(rùn)滑油量不足，就不能及時(shí)把軸承之間摩擦產(chǎn)生的熱量帶走，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)降低軸承使用壽命，導(dǎo)致軸承失效，進(jìn)而發(fā)生故障。

1.3 錐齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)問(wèn)題

該潤(rùn)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(duì)面裝配。這種軸承中間有隔環(huán)。潤(rùn)滑油從隔環(huán)上開(kāi)的孔供入，這種供油形式用于不轉(zhuǎn)換的立式軋機(jī)傘齒輪上是合理的，油從兩套軸承中間進(jìn)，經(jīng)滾動(dòng)體后排出，如圖2所示。

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

1.4 潤(rùn)滑油泄漏

2015年1月21日，16#錐箱漏油嚴(yán)重，漏油點(diǎn)在錐箱長(zhǎng)軸端蓋處。泄漏量達(dá)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(kāi)箱，開(kāi)箱一次維修費(fèi)含易損件的更換、人工等約5萬(wàn)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(shè)計(jì)問(wèn)題。

2 平/立轉(zhuǎn)換軋機(jī)減速箱潤(rùn)滑系統(tǒng)改進(jìn)

對(duì)于潤(rùn)滑油變質(zhì)問(wèn)題，后來(lái)更換使用合格的潤(rùn)滑油后軸承就工作正常了。在后續(xù)的生產(chǎn)中，應(yīng)加強(qiáng)巡視，及時(shí)檢測(cè)，及時(shí)處理。

對(duì)于供油量不足問(wèn)題，通過(guò)摸索，適當(dāng)增大油壓，并對(duì)供油系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，該問(wèn)題得以解決。

由于原設(shè)備的潤(rùn)滑油路，不能同時(shí)適應(yīng)軸在水平和垂直兩種狀態(tài)的工作，在減速機(jī)輸入輸出軸垂直工作時(shí)，上軸承潤(rùn)滑不良。筆者主要針對(duì)設(shè)備（軸承）在垂直工位工作時(shí)，對(duì)潤(rùn)滑油路重新設(shè)計(jì)和改進(jìn)。改進(jìn)后，上軸承潤(rùn)滑良好，設(shè)備使用穩(wěn)定。

供油量Q的計(jì)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(shí)際供油量還要在此數(shù)值基礎(chǔ)上擴(kuò)大4～20倍[2]。為獲得最佳潤(rùn)滑效果，還需通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)修正供油。供油方式設(shè)計(jì)對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)的軸承，為了可靠地將潤(rùn)滑油送至軸承內(nèi)部，應(yīng)十分重視供油方式（如噴嘴形式、安裝位置等）的設(shè)計(jì)。軸承潤(rùn)滑方式完全取決于軸承類(lèi)型和配置方式。對(duì)單列軸承而言，最佳潤(rùn)滑方式為從一邊進(jìn)入軸承內(nèi)部。噴嘴孔應(yīng)與內(nèi)環(huán)齊平，不應(yīng)指向保持架。尤其當(dāng)軸承自身吸排油方向不易確定時(shí)，潤(rùn)滑油必須按上述方向進(jìn)入軸承內(nèi)部。若條件許可，潤(rùn)滑油最好經(jīng)過(guò)一個(gè)特制噴管后再進(jìn)入軸承內(nèi)部。噴管長(zhǎng)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(duì)上軸承供油，這樣一方面提高了油量供給不足的問(wèn)題，主要對(duì)不合理的潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行了有益的完善[3]，如圖4所示，解決了上軸承缺失潤(rùn)滑油的問(wèn)題。油路改進(jìn)有益效果是軸承在不同工位上都能獲得足夠的油量潤(rùn)滑。

這樣，就解決了輸入軸在垂直工位時(shí)上軸承缺失潤(rùn)滑油的情況。

針對(duì)潤(rùn)滑油泄漏，油封不易更換問(wèn)題，經(jīng)分析決定進(jìn)行改造。具體措施為：重新設(shè)計(jì)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(kāi)箱更換錐箱內(nèi)部的油封，就解決了泄漏問(wèn)題。經(jīng)使用，效果良好，逐步推廣至另外兩架H/V軋機(jī)上。后來(lái)，又采購(gòu)剖分式油封，這樣可在不拆除軸端內(nèi)齒圈的基礎(chǔ)上，更方便地處理泄漏問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

減速機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)改進(jìn)后，3架平/立轉(zhuǎn)換軋機(jī)使用穩(wěn)定，杜絕潤(rùn)滑系統(tǒng)故障，每年節(jié)省零件更換和維護(hù)費(fèi)用30多萬(wàn)元。國(guó)內(nèi)軋鋼企業(yè)大多都存在此類(lèi)現(xiàn)象，有的企業(yè)采用大供油量，使錐齒輪箱內(nèi)充滿潤(rùn)滑油來(lái)解決軸承潤(rùn)滑問(wèn)題，這樣又存在“困油現(xiàn)象”，不合理;有的企業(yè)此種設(shè)備甚至只能固定在一個(gè)工位上工作，失去了設(shè)備原有功能，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。此項(xiàng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的完善方式，則很好地解決了平/立轉(zhuǎn)化軋機(jī)減速機(jī)或錐齒輪箱的潤(rùn)滑系統(tǒng)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉東.軋機(jī)減速機(jī)、傘齒輪箱密封裝置改進(jìn)與應(yīng)用[J].液壓氣動(dòng)與密封，2013，33（5）：34-36.

[2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：潤(rùn)滑與密封[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[3] 趙元國(guó).軋鋼生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備操作與自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M].香港：中國(guó)科技文化出版社，2005.