達(dá)涅利型短應(yīng)力線軋機燒軸承原因初探
2010-03-02
摘 要：對川威集團有限公司高速棒材生產(chǎn)線達(dá)涅利型短應(yīng)力線精軋機燒軸承的原因進(jìn)行了分析研究，針對其產(chǎn)生原因?qū)垯C裝配方式、軋機結(jié)構(gòu)形式、潤滑油脂選型、托架萬向軸傳動等進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后基本消除了該機型精軋機燒軸承現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞：精軋機；達(dá)涅利機型；軸承燒損；預(yù)防措施
1 前言
2005年末，川威集團有限公司棒線材廠高速棒材生產(chǎn)線建成投產(chǎn)。投產(chǎn)初期，精軋機燒軸承事故較頻繁，Z多時達(dá)到22個/月，其所選機型為達(dá)涅利型短應(yīng)力線軋機。
2 達(dá)涅利機型的特點及裝配結(jié)構(gòu)
2.1 機型特點
與波米尼機型相比，達(dá)涅利機型的特點是：傳動端上、下軋輥有半環(huán)鎖緊，軋輥不易軸向竄動；軋機牌坊間有4根拉桿連接，穩(wěn)定性更好；導(dǎo)衛(wèi)梁高度不可調(diào)節(jié)，由于設(shè)備加工時的累積誤差，易影響導(dǎo)衛(wèi)安裝尺寸；軸承座內(nèi)軸承承載力略小；裝配件略多，裝配費時；采用自動機械手拆換軋輥時，需同時對中6個點(4根拉桿、2支軋輥)，故使用自動機械手拆換軋輥時難度更大。
2.2 裝配結(jié)構(gòu)
川威集團高速棒材生產(chǎn)線達(dá)涅利型精軋機由內(nèi)蒙古北方重工集團有限公司制造。
2.2.1 固定端軸承裝配
固定端軸承裝配如圖1所示。
關(guān)鍵詞：精軋機；達(dá)涅利機型；軸承燒損；預(yù)防措施
1 前言
2005年末，川威集團有限公司棒線材廠高速棒材生產(chǎn)線建成投產(chǎn)。投產(chǎn)初期，精軋機燒軸承事故較頻繁，Z多時達(dá)到22個/月，其所選機型為達(dá)涅利型短應(yīng)力線軋機。
2 達(dá)涅利機型的特點及裝配結(jié)構(gòu)
2.1 機型特點
與波米尼機型相比，達(dá)涅利機型的特點是：傳動端上、下軋輥有半環(huán)鎖緊，軋輥不易軸向竄動；軋機牌坊間有4根拉桿連接，穩(wěn)定性更好；導(dǎo)衛(wèi)梁高度不可調(diào)節(jié)，由于設(shè)備加工時的累積誤差，易影響導(dǎo)衛(wèi)安裝尺寸；軸承座內(nèi)軸承承載力略小；裝配件略多，裝配費時；采用自動機械手拆換軋輥時，需同時對中6個點(4根拉桿、2支軋輥)，故使用自動機械手拆換軋輥時難度更大。
2.2 裝配結(jié)構(gòu)
川威集團高速棒材生產(chǎn)線達(dá)涅利型精軋機由內(nèi)蒙古北方重工集團有限公司制造。
2.2.1 固定端軸承裝配
固定端軸承裝配如圖1所示。
在上述軸承裝配中，四列圓柱滾子軸承承擔(dān)主要軋制力，其內(nèi)圈與輥頸采用過盈配合。軋輥軸向同定通過深溝球軸承來實現(xiàn)，深溝球軸承承擔(dān)軋制時全部軸向載荷及部分徑向載荷。
2.2.2傳動端軸承裝配
傳動端軸承裝配如圖2所示。
2.2.2傳動端軸承裝配
傳動端軸承裝配如圖2所示。
傳動端只有1套四列圓柱滾子軸承承擔(dān)軋制時的軋制力，無深溝球軸承，軋輥與軸承座在軸向無鎖緊裝置。同時四列圓柱滾子軸承內(nèi)部儲油空間小。其傳動端擋環(huán)、半環(huán)與四列圓柱滾子軸承內(nèi)圈在軸向采用間隙配合。
3 精軋機燒軸承的主要形式
川威集團高速棒材生產(chǎn)線精軋機燒軸承部位主要為傳動端，其事故概率與固定端比約為5:1。一般在上線軋制48h后出現(xiàn)，生產(chǎn)時間愈長，事故概率愈高。
燒軸承事故的主要破壞形式為：軋輥輥頸與四列圓柱滾子軸承內(nèi)圈發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，造成輥頸受損或斷裂；四列圓柱滾子軸承內(nèi)圈、外圈、滾動體抱死，滾動體嵌入內(nèi)外圈；部分外圈在軸承座中轉(zhuǎn)動，造成外圈兩側(cè)內(nèi)外端蓋、軸承座內(nèi)孔受損。
4 燒軸承原因分析
通過反復(fù)跟蹤燒軸承實例，并進(jìn)行對比分析，發(fā)生燒軸承事故的原因如下：
(1)軸承缺油。某規(guī)格軋機上線軋制48h后拆開檢查，其傳動端上輥軸承損壞，油脂燒干；傳動端下輥處于缺油臨界狀態(tài)，基本干油。
(2)軋機裝配不當(dāng)。通過對大量軋機解體檢查，發(fā)現(xiàn)部分軋機在裝配中，四列圓柱滾子軸承外圈兩側(cè)端面與內(nèi)外端蓋之間留有1～2mm間隙。留此間隙是為使軸承在工作狀態(tài)中，外圈沿內(nèi)圈轉(zhuǎn)動方向緩慢轉(zhuǎn)動，一段時間后，外圈負(fù)荷區(qū)自動改變，從而有利于提高軸承的使用壽命。而這一現(xiàn)象的利用，目前僅限于在冷軋帶鋼軋機中取得成功。至于在振動大、沖擊負(fù)荷重的棒材軋機上，目前還未試驗。
通過對軋機裝配的改進(jìn)，在消除外圈兩側(cè)端面與內(nèi)外端蓋之間間隙后，燒軸承概率大大降低。
(3)油脂潤滑不良。通過了解，國內(nèi)其他鋼廠高速棒材生產(chǎn)線軋輥軸承潤滑脂普遍選用耐高溫的復(fù)合鋰基脂或鋰鈣脂，價格較貴，160～400元/kg。川威集團高速棒材生產(chǎn)線投產(chǎn)初期，為降低成本，選用了與川威集團高線軋機同樣的軋輥潤滑脂(該油脂在高線軋機上使用正常)，其型號為重慶一坪廠生產(chǎn)的“長城”牌YP7035—12#軋輥特種脂，屬脲基脂類，價格低廉，36元/kg。通過對復(fù)合鋰基脂與脲基脂的特點進(jìn)行比較(見表1)可以看出，復(fù)合鋰基脂適用于重負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速、溫度高、不需中途加油的場合。而脲基脂適用于轉(zhuǎn)速高、負(fù)荷輕、集中潤滑的場合。高速棒材生產(chǎn)線精軋機負(fù)荷重，轉(zhuǎn)速低(Z高1200r/min)，軋機裝配時一次性加油，軋制3～7天后下線，中途不需加油。從油脂的特點上看，選用復(fù)合鋰基脂較合適；同時高速棒材生產(chǎn)線精軋機傳動端儲油空間小，儲油量少，也加劇了潤滑不良。
3 精軋機燒軸承的主要形式
川威集團高速棒材生產(chǎn)線精軋機燒軸承部位主要為傳動端，其事故概率與固定端比約為5:1。一般在上線軋制48h后出現(xiàn)，生產(chǎn)時間愈長，事故概率愈高。
燒軸承事故的主要破壞形式為：軋輥輥頸與四列圓柱滾子軸承內(nèi)圈發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，造成輥頸受損或斷裂；四列圓柱滾子軸承內(nèi)圈、外圈、滾動體抱死，滾動體嵌入內(nèi)外圈；部分外圈在軸承座中轉(zhuǎn)動，造成外圈兩側(cè)內(nèi)外端蓋、軸承座內(nèi)孔受損。
4 燒軸承原因分析
通過反復(fù)跟蹤燒軸承實例，并進(jìn)行對比分析，發(fā)生燒軸承事故的原因如下：
(1)軸承缺油。某規(guī)格軋機上線軋制48h后拆開檢查，其傳動端上輥軸承損壞，油脂燒干；傳動端下輥處于缺油臨界狀態(tài)，基本干油。
(2)軋機裝配不當(dāng)。通過對大量軋機解體檢查，發(fā)現(xiàn)部分軋機在裝配中，四列圓柱滾子軸承外圈兩側(cè)端面與內(nèi)外端蓋之間留有1～2mm間隙。留此間隙是為使軸承在工作狀態(tài)中，外圈沿內(nèi)圈轉(zhuǎn)動方向緩慢轉(zhuǎn)動，一段時間后，外圈負(fù)荷區(qū)自動改變，從而有利于提高軸承的使用壽命。而這一現(xiàn)象的利用，目前僅限于在冷軋帶鋼軋機中取得成功。至于在振動大、沖擊負(fù)荷重的棒材軋機上，目前還未試驗。
通過對軋機裝配的改進(jìn)，在消除外圈兩側(cè)端面與內(nèi)外端蓋之間間隙后，燒軸承概率大大降低。
(3)油脂潤滑不良。通過了解，國內(nèi)其他鋼廠高速棒材生產(chǎn)線軋輥軸承潤滑脂普遍選用耐高溫的復(fù)合鋰基脂或鋰鈣脂，價格較貴，160～400元/kg。川威集團高速棒材生產(chǎn)線投產(chǎn)初期，為降低成本，選用了與川威集團高線軋機同樣的軋輥潤滑脂(該油脂在高線軋機上使用正常)，其型號為重慶一坪廠生產(chǎn)的“長城”牌YP7035—12#軋輥特種脂，屬脲基脂類，價格低廉，36元/kg。通過對復(fù)合鋰基脂與脲基脂的特點進(jìn)行比較(見表1)可以看出，復(fù)合鋰基脂適用于重負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速、溫度高、不需中途加油的場合。而脲基脂適用于轉(zhuǎn)速高、負(fù)荷輕、集中潤滑的場合。高速棒材生產(chǎn)線精軋機負(fù)荷重，轉(zhuǎn)速低(Z高1200r/min)，軋機裝配時一次性加油，軋制3～7天后下線，中途不需加油。從油脂的特點上看，選用復(fù)合鋰基脂較合適；同時高速棒材生產(chǎn)線精軋機傳動端儲油空間小，儲油量少，也加劇了潤滑不良。
(4)托架、萬向軸震動大，傳動不良。當(dāng)托架過熱，甩動大時，軋機一般會燒軸承。而萬向軸使用末期，震動大，軋機燒軸承現(xiàn)象較多。從事故概率上，傳動端遠(yuǎn)大于操作端。由此判定，托架、萬向軸震動對軋機燒軸承事故影響較大。
國內(nèi)其他使用波米尼機型精軋機的鋼廠，同樣存在托架甩動大的問題，但燒軸承現(xiàn)象卻未如此頻繁。對比波米尼機型與達(dá)涅利機型，其四列圓柱滾子軸承型號分別為FC4050170與FC3852168，額定動負(fù)荷分別為990kN與840kN。由于達(dá)涅利機型軸承額定動負(fù)荷低于波米尼機型，故其抗震動能力不及前者，因而對托架、萬向軸的傳動平穩(wěn)性要求更高。
５ 采取的措施及效果
5.1采取的措施
針對燒軸承的原因，采取了如下措施：
(1)改進(jìn)裝配方式。對所有軋機進(jìn)行檢查，消除軸承外圈與兩側(cè)端蓋之間間隙。在軋機下線后清洗檢查軸承時，作好標(biāo)記，人工手動轉(zhuǎn)變負(fù)荷區(qū)，從而提高軸承使用壽命。
(2)改變油脂型號，選用耐高溫復(fù)合鋰基脂。通過使用重慶一坪廠改進(jìn)的“長城”牌YP7035一lF 2.5#軋輥特種脂，效果明顯。雖價格略高，但與其他鋼廠使用的軋輥潤滑脂相比，價格僅為其1/3～1/6。
(3)改進(jìn)傳動端鎖緊方式，提高儲油量。對傳動端外端蓋進(jìn)行改進(jìn)，新增軸承內(nèi)圈擋圈，并取消擋環(huán)及半環(huán)，使傳動端儲油量提高1/3以上。改進(jìn)后傳動端結(jié)構(gòu)如3圖所示。
國內(nèi)其他使用波米尼機型精軋機的鋼廠，同樣存在托架甩動大的問題，但燒軸承現(xiàn)象卻未如此頻繁。對比波米尼機型與達(dá)涅利機型，其四列圓柱滾子軸承型號分別為FC4050170與FC3852168，額定動負(fù)荷分別為990kN與840kN。由于達(dá)涅利機型軸承額定動負(fù)荷低于波米尼機型，故其抗震動能力不及前者，因而對托架、萬向軸的傳動平穩(wěn)性要求更高。
５ 采取的措施及效果
5.1采取的措施
針對燒軸承的原因，采取了如下措施：
(1)改進(jìn)裝配方式。對所有軋機進(jìn)行檢查，消除軸承外圈與兩側(cè)端蓋之間間隙。在軋機下線后清洗檢查軸承時，作好標(biāo)記，人工手動轉(zhuǎn)變負(fù)荷區(qū)，從而提高軸承使用壽命。
(2)改變油脂型號，選用耐高溫復(fù)合鋰基脂。通過使用重慶一坪廠改進(jìn)的“長城”牌YP7035一lF 2.5#軋輥特種脂，效果明顯。雖價格略高，但與其他鋼廠使用的軋輥潤滑脂相比，價格僅為其1/3～1/6。
(3)改進(jìn)傳動端鎖緊方式，提高儲油量。對傳動端外端蓋進(jìn)行改進(jìn)，新增軸承內(nèi)圈擋圈，并取消擋環(huán)及半環(huán)，使傳動端儲油量提高1/3以上。改進(jìn)后傳動端結(jié)構(gòu)如3圖所示。
5.2取得的效果
采用改進(jìn)措施后取得了較好效果：
(1)改進(jìn)前，擋環(huán)、半環(huán)與軸承內(nèi)圈采用間隙配合，對軸承內(nèi)圈無軸向壓緊力。改進(jìn)后，對軸承內(nèi)圈施加了軸向壓緊力。因軸承內(nèi)圈擋圈與輥頸采用過盈配合，且緊貼在軸承內(nèi)罔外側(cè)，故其對軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動起到阻滯作用。
(2)加大了傳動端儲油空間。改進(jìn)前，傳動端油脂儲存空間小，主要靠軸承內(nèi)部滾動體之間的間隙。而改進(jìn)后，外端蓋向外側(cè)延長，加大了儲油空間，延長了油脂的使用時間。
(3)由于取消了鍵、擋環(huán)、半環(huán)，因而簡化了裝配程序，操作更簡便。
(4)改進(jìn)精軋機托架，震動減輕。首先，修復(fù)托架彈簧平衡裝置，減輕因托架震動對軋機的影響。另外，在軋輥軸套內(nèi)安裝定位套、定位環(huán)，提高傳動平穩(wěn)度。此法實施后，震動明顯減輕。
(5)使用動平衡萬向軸，消除了由于萬向軸自身甩動對軋機傳動的影響，動平衡實驗等級達(dá)6.3級。改進(jìn)后，一方面減少了由于萬向軸震動對軋機的影響；另一方面提高了萬向軸的使用壽命，降低了使用成本。
(6)加強管理，規(guī)范操作。通過加強對裝配質(zhì)量的監(jiān)督，規(guī)范裝配操作，提高了裝配質(zhì)量。
上述措施逐步實施后，2006年下半年，精軋機燒軸承數(shù)量逐月下降，至當(dāng)年11月份，軸承燒損數(shù)量由上半年的月均12～22個降至0個，全年降低成本250萬元以上。同時與其他鋼廠精軋機使用維護成本相比，川威集團棒材廠的成本僅為其1/3～1/4。
采用改進(jìn)措施后取得了較好效果：
(1)改進(jìn)前，擋環(huán)、半環(huán)與軸承內(nèi)圈采用間隙配合，對軸承內(nèi)圈無軸向壓緊力。改進(jìn)后，對軸承內(nèi)圈施加了軸向壓緊力。因軸承內(nèi)圈擋圈與輥頸采用過盈配合，且緊貼在軸承內(nèi)罔外側(cè)，故其對軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動起到阻滯作用。
(2)加大了傳動端儲油空間。改進(jìn)前，傳動端油脂儲存空間小，主要靠軸承內(nèi)部滾動體之間的間隙。而改進(jìn)后，外端蓋向外側(cè)延長，加大了儲油空間，延長了油脂的使用時間。
(3)由于取消了鍵、擋環(huán)、半環(huán)，因而簡化了裝配程序，操作更簡便。
(4)改進(jìn)精軋機托架，震動減輕。首先，修復(fù)托架彈簧平衡裝置，減輕因托架震動對軋機的影響。另外，在軋輥軸套內(nèi)安裝定位套、定位環(huán)，提高傳動平穩(wěn)度。此法實施后，震動明顯減輕。
(5)使用動平衡萬向軸，消除了由于萬向軸自身甩動對軋機傳動的影響，動平衡實驗等級達(dá)6.3級。改進(jìn)后，一方面減少了由于萬向軸震動對軋機的影響；另一方面提高了萬向軸的使用壽命，降低了使用成本。
(6)加強管理，規(guī)范操作。通過加強對裝配質(zhì)量的監(jiān)督，規(guī)范裝配操作，提高了裝配質(zhì)量。
上述措施逐步實施后，2006年下半年，精軋機燒軸承數(shù)量逐月下降，至當(dāng)年11月份，軸承燒損數(shù)量由上半年的月均12～22個降至0個，全年降低成本250萬元以上。同時與其他鋼廠精軋機使用維護成本相比，川威集團棒材廠的成本僅為其1/3～1/4。
