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　　摘　要：萊鋼中型線精軋機組E1軋邊機十字萬向接軸故障頻繁，經分析發現萬向接軸的軸線折角過大，使接軸在運轉過程中產生二次力偶矩，從而加速了十字軸及軸承的磨損。采取將減速機移位，增大萬向接軸十字軸中心距，從而減小接軸軸線折角的改進措施，改造后，E1軋機的接軸故障明顯降低，接軸備件消耗量約為改造前的一半。
　　關鍵詞：軋邊機；萬向接軸；軸線折角
　　1　前言
　　萊鋼型鋼廠H型鋼生產線精軋機組由5臺萬能軋機和2臺軋邊機組成。軋邊機對軋件成型質量至關重要，是型鋼生產的關鍵設備。軋邊機的傳動系統是該設備的重要組成部分，主要由500kW的主電機，通過一根1200mm長的浮動軸連接主減速機，減速機上下兩輸出軸通過萬向接軸與軋輥連接，實現軋機的動力輸入。在實際生產過程中，軋邊機重要傳動部件萬向接軸故障頻繁，使用壽命短，成為制約生產穩定、順行的瓶頸環節。為此，對軋邊機接軸故障原因進行分析，采取相應措施延長接軸使用壽命，降低萬向接軸故障率，以保障生產順行。
　　2　萬向接軸故障分析
　　2臺軋邊機與萬能軋機交叉布置，按軋制順序，分別為E1和E2軋邊機，設備參數如下：E1轉速87.3～175r/min，Z大扭矩41kN•m；E2轉速183.3～370r/min，Z大扭矩19kN•m。萬向接軸故障主要出現在E1軋機，故障表現為：使用1個月左右即出現異音，接軸工作側十字包軸線擺動大，進而出現接軸十字包螺栓斷裂現象，接軸使用壽命低。
　　E1和E2的傳動方式和布置形式均完全相同，區別在于軋制力和軋制速度，E1傳動電機功率為500kW，電機轉速為500～1000r/min，減速機速比為1：5.7；E2傳動電機功率為300kW，電機轉速為500～1000r/min，減速機速比為1：2.7。主傳動電機的正常Z大負載為175%。E1和E2軋機傳動系統都是由電機、齒式聯軸器、減速機、萬向接軸和軋機組成，因為軋制工藝的不同要求，2架軋邊機的電機功率和減速機速比有明顯差別，但它們采用的萬向接軸的規格型號完全相同，其型號為SWZ285，接軸總長度1555mm，十字軸間距735mm。在生產過程中，E2軋邊機的萬向接軸故障率明顯低于E1軋邊機。根據設備檔案記錄，E2接軸的使用壽命比E1高4倍以上，同時，E1下接軸的使用壽命是上接軸2倍以上。從2臺軋邊機萬向接軸使用情況的對比分析，接軸的實際轉矩和軸線折角是導致2架軋機接軸壽命出現差異的原因，因此對這兩項參數進行了測算、比較和分析。
　　1）接軸的轉矩測算。經計算，E1接軸的轉矩為109.43kN•m，E2接軸的計算轉矩值更小，均小于SWZ285十字萬向接軸器的公稱轉矩（120 kN•m）。接軸轉矩測算沒有問題，因此，要提高E1接軸的使用壽命，只需從減小接軸的軸線折角方面采取措施。
　　2）萬向接軸軸線折角的驗算與分析。E1減速機與軋輥的配置關系如圖1所示。

圖1 E1減速機與軋輥配置

　　在實際生產中，隨著軋輥尺寸的變化，軋機上下軋輥中心線的距離要通過調整墊片使其在498～589.2mm范圍內。E1減速機的輸出軸中心距為670mm，接軸的兩十字軸之間的距離為735mm。減速機的實際中心線較軋制中心線偏高15mm。按照以上尺寸參數及其相對配置關系，經計算，E1軋機上、下萬向接軸的實際軸線折角分別為7.9°～4.3°和5.5°～1.9°。E2減速機的輸出軸中心距為550mm，其他參數與E1相同。經過計算，E2上、下接軸的軸線折角分別為3.19°～0°和0.85°～0°。
　　實際生產過程中，軋機調整零墊片的情況很少，上下軋輥中心距大都在540mm 左右，即E1上接軸工作的軸線折角大都＞6.2°，下接軸工作的軸線折角也都＞3.8°，而接軸的實際軸線折角太大，將會增加十字軸及軸承工作過程中的二次力偶矩，嚴重降低接軸的使用壽命。相反E2上、下接軸工作的軸線折角則大都在2°和0.8°以下。從E1和E2上、下接軸的軸線折角參數及使用壽命的對比，也證明了接軸的使用壽命與軸線折角密切相關。中型線接軸的軸線折角也不允許超過6°，而E1接軸（尤其是上接軸）的軸線折角已超出其設計許用范圍，要減少E1接軸的備件消耗，延長其使用壽命，就要對E1接軸的軸線折角參數進行修正和優化。
　　3　改進措施
　　受軋機負荷和軋制速度設備參數的制約，E1減速機的規格不可能進行縮小，既減速機的輸出中心距不能縮小，這也就意味著要降低E1接軸的軸線折角，只有采取加長接軸的辦法。
　　1）增大接軸長度。取消E1電機與減速機之間的中間軸，將減速機東移，增大減速機與軋機之間的距離，增大萬向接軸的長度，以降低接軸實際軸線折角。因減速機與電機之間有一根長為1200mm的浮動軸，可將浮動軸去掉，將減速機東移，使電機和減速機聯軸器直接相連，接軸的長度可增加1200mm，接軸加長后，其軸線折角將會大大減小，上接軸的軸線折角將由原來的6.2°左右降低到2.3°左右，下接軸的軸線折角將會控制在1.5°左右。這樣軸線折角可接近E2的水平，由于其轉速較E2低很多，因此其使用壽命將會超過或接近E2。接軸加長后（1935mm），計算得出E1上接軸的軸線折角為1.7°～1.6° ，下接軸的軸線折角為0.8°～0.75°。可見，把E1接軸加長，增大接軸十字軸中心距，接軸的軸線折角會明顯降低，將大幅改善接軸運行平穩性。因此，將接軸加長方案可行。
　　2）接軸選型核定。因E1電機功率、電機轉速和減速機速比等設備參數沒有改變，接軸轉矩仍為109.43kN•m，仍然小于SWZ285接軸的公稱轉矩。因此，確定改造后E1接軸仍然采用SWZ285型號。在更換軋機時，需要接軸支撐裝置托住接軸，接軸加長后其重量會增加，因此需要驗算接軸支撐的能力。經驗算，接軸支撐液壓缸完全滿足改造后接軸的使用要求。
　　4　改進效果
　　E1萬向接軸采取改進措施后，運行非常平穩，故障率明顯降低，E1接軸的更換次數與E2接軸基本持平，其備件消耗量約為改造前的一半。E1接軸軸線傾角的改進取得了很好的效果，為萊鋼中型線的生產順行提供了保障。