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高线粗中轧轧机选型优化及主减速机改型设计

发布日期:2017-10-17 来源: 中国破碎机网 查看次数: 161 作者:admin

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  河南冶金高线粗中轧轧机选型优化及主减速机改型设计葛保文马福义武宝喜盂保顺(安阳钢铁股份有限公司)考察,完善了主减速机的结构及重要参数,不仅为安钢高线粗中轧主机列的可靠运行奠定了基础,而且为轧钢工艺水平的进一步发挥创造了条件。

  0前言安钢高线是河南省第一条成套关键设备引进与国内设备配套相结合的高速线材生产线,全线由粗轧、中轧、预精轧、精轧、减定径5个机组的30架轧机组成。其中预精轧、精轧、减定径3个机组的关键设备成套引进于美国摩根(MORGAN)公司,而粗轧、中轧共14套主机列的设备则由国内配套设计制造,粗轧机组(H―6V)6架,中轧机组(7H14V)8架,各机架单机单拖、平/立交替布置。为了充分发挥国外先进技术与装备的优势,在项目实施的初期,我们着重突出了对粗中轧轧机的选型优化及主减速机的改型设计工作,从而不仅使粗、中轧机组主传动装置的性能和寿命得到了进一步的保证,而且也有力的促进了安钢高线工艺水平的发挥和产品质量的提高。

  1高线粗中轧机机型的选型优化平/立两辊交替布置的粗中轧机组,其轧机机座通常采用的是闭口式二辊轧机,这种轧机的典型代表主要有美国的“摩根(MORGAN)机型和德国的色,故被普遍的用于国内外高线粗中轧机组中。在安钢高线工程的技改实施阶段,我们对上述两种主要机型的结构、特点及使用性能等进行了全面、细致的对比分析,经分析,尽管美国摩根机型与德国西马克机型在轧辊轴承、径向调整、上辊平衡、机架锁紧等方面大同小异,但两者在以下几个方面却呈现出明显差异,现对比分析如下:机架形式。摩根机型的轧机为”闭口式、焊接机架“,轧机的牌坊是用厚钢板整块割制的,整个机架由横梁与牌坊焊接而成,其与西马克机型的铸造牌坊相比,一是结构紧凑,减轻了轧机的重量。二是改善了轧机的加工制造工艺。三是避免了铸造牌坊容易产生的缺陷,保证并增强了轧机的强度和钢度。

  轴向调整。摩根机型的轴向调整采用的是螺母,使得拉杆缩短或伸长,于是钳口绕支点转动,拉动轴承座向一侧或另一侧移动,从而实现辊子装配在机架中的轴向调整及定位。与西马克机型的通过垫片实现轴向调整相比,一是提高了调整的精度。

  二是加快了调整速度。三是增强了轧辊轴向定位的稳定性。

  提升机构。摩根机型的提升机构仅为一套由电机驱动减速机、蜗轮、蜗杆带动螺杆旋转提升,从而完成机架装配的升降,并实现主轴与轧辊的连件更有甚者,在投产后的5~8年间,仍被王减速承载能力大、使用寿命长“的工况要求。:出耐接及脱开。而西马克机型的提升机构则由两套组成,既整体提升机构及主轴提升机构。整体提升机构由蜗轮、蜗杆组成的减速系统驱动,使”L型主提升架带动机架、主轴同时升降。主轴提升机构由液压缸驱动,仅使主轴单独升降,从而实现主轴与轧辊的连接及脱开。与西马克机型的提升机构相比,显然,摩根机型的提升机构一是机构紧凑、性能可靠。

  二是操作方便、维修简单。三是降低了这7套机构在工程初期的投资及日后的维护检修费用。

  主轴连接。摩根机型的主传动轴与轧辊的连接,采用的是“卡套”式连接,既接轴的套筒内设有一可涨缩的卡紧机构,只要轧辊头部插入到位,就可自动卡紧。与西马克机型的“端盖旋转加螺栓”的连接方式相比,摩根机型的“卡套”式的连接方式尤显安全、快速、敏捷。

  主轴托架。摩根机型的主轴托架既不与主轴接触(工作时),也不随主轴的升降而升降,尽管这种型式的托架不能平衡主轴的自重,但实践证明,对于高线粗中轧轧速较低、中轧辊小的主轴联接铰链来讲,是不会影响其连接功能的。而西马克机型的主轴托架不仅在工作时靠与主轴接触来承担主轴负荷,而且还要随主轴的升降而升降。这种功能的过甚设计,导致了该机型托架自重的增加和结构的复杂化。

  由以上分析可知,摩根机型在提高轧机刚度、减轻设备重量、简化装备结构、改善使用性能、节约工程投资等方面有着独到的优势,故该机型即为安钢高线的优选对象。同时对该机型做了进一步的完善,一是在压下装置中增设了液压马达,不仅使其调整精度和速度得到了进一步的提高,而且使轧机的过载保护性能也更加简单、可靠,作业率也有了进一步的提高。二是增设了上辊液压平衡装置,方便了换辊操作,降低了运行成本从而进一步完善和促进了摩根型粗、中轧机工艺性能的发挥。

  2高线粗中轧主减速机改型设计在轧钢主传动装置中,主减速机的作用是将电机较高的转速变成轧辊所需的转速,其使用性能的优劣将直接关系全线生产的运行状况,经查,就目前而言,国内高线粗中轧主减速机的制造图主要由美国摩根及德国西马克公司直接提供,由此生产制作的主减速机装置在我国众多的高线厂家所集中反映出来的问题是:主减速机频繁断齿或断轴事故的发生,因而导致了已投产的个别高线生产线长达数月之久的故障停机(由于未及时准备主减速机的事故机的断齿、断轴事故所长期困扰,为此,这些厂只有备用大小规格不等、平/立形式不同的14套主减速机来缩短事故的处理时间,由此可见,主减速机故障的存在,不仅严重威胁着线材生产的正常运行,而且占据和消耗了大量的资金和人力。

  鉴于以上情况,在安钢高线的技改实施阶段,一是对比分析了美国摩根公司和德国西马克公司的图纸及相关资料,二是对国内高线厂家粗中轧王减速机的断齿、断轴事故进行了考察,结果发现,摩根公司设计的齿轮参数偏小,传动结构分配设计不合理,而箱体的设计强度和刚度则偏大,箱体相对笨重。西马克的图纸则与之相反,齿轮参数的选择尽管基本可以,但其箱体刚度、轴承结构及润滑方案等设计欠妥,总体来看,存在的问题可归纳总结为以下几点:齿轮设计参数有问题,齿型选择与国内加工能力不适应,安全系数太小。

  齿轮材质选择不合理,强度低,抗冲击能力和疲劳韧性差。

  减速机轴和箱体刚性差,满足不了硬齿面接触精度高的要求。

  加工制造精度达不到图纸要求,最终检验没有采取特殊的工艺措施(齿形、齿向修形及齿面磁粉探伤等)。

  润滑有问题,空间布管及喷油方式的选择不能合理、有效的满足齿轮和轴承的工作要求。

  根据以上分析,结合国内其它高线厂家的使用经验,我们决定综合摩根和西马克主减速机机型的优点,对原有机型进行改型设计,主要内容如下:"螺旋伞齿轮选用新的“克林贝尔格”齿形,既齿线为延伸外摆线的等高螺旋锥齿轮。

  圆柱斜齿轮的初级模数由原来的8提高到10,末级模数由原来的16提高到22.改为“重叠式布置”。

  的刚度,保证了高精度齿轮的啮合稳定性。

  对箱体内的润滑油路和喷油方式进行了彻底的修改,满足了齿轮和轴承的润滑之需。通过上述改型设计,从而进一步保证了齿轮传动“运行平稳、3结束语安钢高线的粗中轧机组现已运行三年之久,从未发生过一例恶性设备事故,尤其是十四套主减速机运行工况良好,断齿、断轴及系统润滑不良的现象彻底杜绝,且至今都未因顾虑主减速机断齿、断轴事故的发生而配备整体的事故套件,这在国内同类机组中可谓是绝无仅有的,甚至已被国内几家新建高线照搬采用。实践证明,安钢高线粗中轧轧机的选型优化及主减速机改型设计不仅是切实可行的,而且是行之有效的,在我国同类机组中可称得上为成功的典范,因而具有广泛的推广及借鉴价值。

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