摘　要：莱钢中型线精轧机组E1轧边机十字万向接轴故障频繁，经分析发现万向接轴的轴线折角过大，使接轴在运转过程中产生二次力偶矩，从而加速了十字轴及轴承的磨损。采取将减速机移位，增大万向接轴十字轴中心距，从而减小接轴轴线折角的改进措施，改造后，E1轧机的接轴故障明显降低，接轴备件消耗量约为改造前的一半。
　　关键词：轧边机；万向接轴；轴线折角
　　1　前言
　　莱钢型钢厂H型钢生产线精轧机组由5台万能轧机和2台轧边机组成。轧边机对轧件成型质量至关重要，是型钢生产的关键设备。轧边机的传动系统是该设备的重要组成部分，主要由500kW的主电机，通过一根1200mm长的浮动轴连接主减速机，减速机上下两输出轴通过万向接轴与轧辊连接，实现轧机的动力输入。在实际生产过程中，轧边机重要传动部件万向接轴故障频繁，使用寿命短，成为制约生产稳定、顺行的瓶颈环节。为此，对轧边机接轴故障原因进行分析，采取相应措施延长接轴使用寿命，降低万向接轴故障率，以保障生产顺行。
　　2　万向接轴故障分析
　　2台轧边机与万能轧机交叉布置，按轧制顺序，分别为E1和E2轧边机，设备参数如下：E1转速87.3～175r/min，Z大扭矩41kN•m；E2转速183.3～370r/min，Z大扭矩19kN•m。万向接轴故障主要出现在E1轧机，故障表现为：使用1个月左右即出现异音，接轴工作侧十字包轴线摆动大，进而出现接轴十字包螺栓断裂现象，接轴使用寿命低。
　　E1和E2的传动方式和布置形式均完全相同，区别在于轧制力和轧制速度，E1传动电机功率为500kW，电机转速为500～1000r/min，减速机速比为1：5.7；E2传动电机功率为300kW，电机转速为500～1000r/min，减速机速比为1：2.7。主传动电机的正常Z大负载为175%。E1和E2轧机传动系统都是由电机、齿式联轴器、减速机、万向接轴和轧机组成，因为轧制工艺的不同要求，2架轧边机的电机功率和减速机速比有明显差别，但它们采用的万向接轴的规格型号完全相同，其型号为SWZ285，接轴总长度1555mm，十字轴间距735mm。在生产过程中，E2轧边机的万向接轴故障率明显低于E1轧边机。根据设备档案记录，E2接轴的使用寿命比E1高4倍以上，同时，E1下接轴的使用寿命是上接轴2倍以上。从2台轧边机万向接轴使用情况的对比分析，接轴的实际转矩和轴线折角是导致2架轧机接轴寿命出现差异的原因，因此对这两项参数进行了测算、比较和分析。
　　1）接轴的转矩测算。经计算，E1接轴的转矩为109.43kN•m，E2接轴的计算转矩值更小，均小于SWZ285十字万向接轴器的公称转矩（120 kN•m）。接轴转矩测算没有问题，因此，要提高E1接轴的使用寿命，只需从减小接轴的轴线折角方面采取措施。
　　2）万向接轴轴线折角的验算与分析。E1减速机与轧辊的配置关系如图1所示。

图1 E1减速机与轧辊配置

　　在实际生产中，随着轧辊尺寸的变化，轧机上下轧辊中心线的距离要通过调整垫片使其在498～589.2mm范围内。E1减速机的输出轴中心距为670mm，接轴的两十字轴之间的距离为735mm。减速机的实际中心线较轧制中心线偏高15mm。按照以上尺寸参数及其相对配置关系，经计算，E1轧机上、下万向接轴的实际轴线折角分别为7.9°～4.3°和5.5°～1.9°。E2减速机的输出轴中心距为550mm，其他参数与E1相同。经过计算，E2上、下接轴的轴线折角分别为3.19°～0°和0.85°～0°。
　　实际生产过程中，轧机调整零垫片的情况很少，上下轧辊中心距大都在540mm 左右，即E1上接轴工作的轴线折角大都＞6.2°，下接轴工作的轴线折角也都＞3.8°，而接轴的实际轴线折角太大，将会增加十字轴及轴承工作过程中的二次力偶矩，严重降低接轴的使用寿命。相反E2上、下接轴工作的轴线折角则大都在2°和0.8°以下。从E1和E2上、下接轴的轴线折角参数及使用寿命的对比，也证明了接轴的使用寿命与轴线折角密切相关。中型线接轴的轴线折角也不允许超过6°，而E1接轴（尤其是上接轴）的轴线折角已超出其设计许用范围，要减少E1接轴的备件消耗，延长其使用寿命，就要对E1接轴的轴线折角参数进行修正和优化。
　　3　改进措施
　　受轧机负荷和轧制速度设备参数的制约，E1减速机的规格不可能进行缩小，既减速机的输出中心距不能缩小，这也就意味着要降低E1接轴的轴线折角，只有采取加长接轴的办法。
　　1）增大接轴长度。取消E1电机与减速机之间的中间轴，将减速机东移，增大减速机与轧机之间的距离，增大万向接轴的长度，以降低接轴实际轴线折角。因减速机与电机之间有一根长为1200mm的浮动轴，可将浮动轴去掉，将减速机东移，使电机和减速机联轴器直接相连，接轴的长度可增加1200mm，接轴加长后，其轴线折角将会大大减小，上接轴的轴线折角将由原来的6.2°左右降低到2.3°左右，下接轴的轴线折角将会控制在1.5°左右。这样轴线折角可接近E2的水平，由于其转速较E2低很多，因此其使用寿命将会超过或接近E2。接轴加长后（1935mm），计算得出E1上接轴的轴线折角为1.7°～1.6° ，下接轴的轴线折角为0.8°～0.75°。可见，把E1接轴加长，增大接轴十字轴中心距，接轴的轴线折角会明显降低，将大幅改善接轴运行平稳性。因此，将接轴加长方案可行。
　　2）接轴选型核定。因E1电机功率、电机转速和减速机速比等设备参数没有改变，接轴转矩仍为109.43kN•m，仍然小于SWZ285接轴的公称转矩。因此，确定改造后E1接轴仍然采用SWZ285型号。在更换轧机时，需要接轴支撑装置托住接轴，接轴加长后其重量会增加，因此需要验算接轴支撑的能力。经验算，接轴支撑液压缸完全满足改造后接轴的使用要求。
　　4　改进效果
　　E1万向接轴采取改进措施后，运行非常平稳，故障率明显降低，E1接轴的更换次数与E2接轴基本持平，其备件消耗量约为改造前的一半。E1接轴轴线倾角的改进取得了很好的效果，为莱钢中型线的生产顺行提供了保障。