影响宽厚板精轧机止推瓦磨损的因素分析

中央广播电视大学机械制造及其自动化专业本科生毕业论文影响宽厚板精轧机止推瓦磨损的因素分析教学点平顶山电大舞钢分校专业机械制造及其自动化专业班级12春机械设计本科学号1241001207884学生姓名窦明指导教师孟怀军2013年12月1日摘要：精轧机的止推轴瓦是影响轧钢是否能够连续生产的重要部件之一，本文结合实际检修的成功经验，首先根据止推瓦的结构及油膜形成机制，分析了止推瓦磨损原因，并总结了实际工作中对整个止推瓦接触面研磨处理的技术措施，通过调整止推间隙，使轴瓦温升正常，运行平稳。关键词：精轧机；止推轴瓦；轴瓦磨损0前言精轧机在运行过程中发生下辊大连杆断裂，检修处理后，轧钢时出现止推瓦温升异常，轴游超标的现象，打开轴承后发现负荷端止推瓦磨损严重。经过处理后恢复正常。本文结合止推瓦结构特点及检修情况对此次止推瓦磨损原因进行分析，并对整个过程处理过程进行总结。1止推瓦结构特点及油膜形成机制介绍精轧机止推瓦设计在同一径向轴承两侧——下辊在2#轴瓦两侧，上辊在4#轴瓦两侧。材料采用铸锡青铜ZCuSn10P1，厚度为30mm，最大事故承载4500KN，设计轴向窜动在±0.25mm之内。止推轴承使用的是斜-平面固定轴瓦止推轴承，整个瓦面被16个径向油槽均匀分割成16个扇形瓦，为减少润滑油的径向泄露，径向供油槽没有开到头，距边缘剩10mm。每个扇形瓦的工作面由平面和斜面两部分组成（见图一），斜面与轴端面自供油槽向两边形成收敛楔型间隙，确保在电机正反转时整个瓦面均能形成油楔，产生动压力，承载轴向冲击。图一：止推瓦结构示意图2止推瓦磨损原因分析拆解2#止推瓦检查发现负荷端轴瓦表面磨损严重，斜面被磨平，整个瓦面沿圆周方向有多道划痕，同时径向裂纹明显，并存在高温碳化点。磨损状况如图二所示。检查与其对应轴端面发现端面沿圆周方向存在划痕（如图三）。结合现场测量数据及检修情况，分析原因如下：图二：南侧止推瓦磨损状况图三：南侧轴端磨损状况2.1过负荷冲击大连杆断裂时形成负荷冲击超过止推轴承的最大事故承载，使轴端与止推瓦面形成挤压，拉毛电机轴端与止推瓦接触面，对整个接触面造成损伤。在轧钢过程中，止推瓦属带“伤”运行，性能指标受到影响。负荷冲击前后精轧机运行监测数据见表一。表一：大连杆断裂前后精轧机运行监测数据断裂前断裂后轴游（mm）2#止推瓦温度（°C）轴游（mm）2#止推瓦温度（°C）南北南北0.6530261.737250.7030281.939290.6533322.140290.6032301.837.529从表一可以看出，大连杆断裂前后，数据变化明显。大连杆断裂后轴游超标，2#止推瓦南侧（负荷端）轴瓦温度超过正常运行温度10度左右。2.2电机传动系统存在轴向力更换大连杆后，因轴瓦温度异常，我们用百分表对轧钢过程每个状态电机轴游进行测量，测量数据如表二。从上表可以看出，整个轧钢过程电机均存在往北串动现象，尤其是反转爬行及轧钢时，串动量超过止推间隙，说明此时止推瓦与轴端存在硬性摩擦现象。另外在检修过程中测量发现：带轧辊空转电机，轴游达0.5mm。超过正常值0.20mm一倍以上，同时拆除负荷端止推瓦后出现电机正转时转轴向南缓慢移动，反转电机向北缓慢移动现象。移动最大距离达12mm。表二：轧钢过程电机轴向串动数据待机正转爬行反转爬行轧钢时09:5544.254.94.710:1044.34.654.714:0844.24.94.814:3044.354.94.715:0044.34.654.915:1544.34.054.852.3瓦面与轴端接触面不达标瓦面与轴端接触面是形成油膜的关键，从图二、图三可以看出，整个接触面划痕明显，平面度严重超差，使得润滑油泄漏量增大，影响油膜的形成。同时瓦面磨损造成止推瓦平面与斜面弧长比例变化，斜面变小，平面变大。也就是说止推瓦与轴端之间楔型间隙变小，接触面变大。根据斜-平面固定止推瓦接触面摩擦力矩计算公式：mNrrhzMaa,10)(4941421式中:a：瓦面平面部分对应圆心角；Z：扇形瓦数；：润滑油的动力粘度；：轴颈回转角速度；1h：油膜厚度；2r：轴瓦外径；1r：轴瓦内径从上式可以看出摩擦力矩随a的增大而增大。摩擦力矩的增大导致瓦温上升。另外止推瓦瓦面清晰的纵向裂纹说明止推瓦在运行过程中，轴向冲击已造成止推瓦受损，承载能力降低。2.4止推间隙过大处理前测量止推间隙最大为2.45mm，是设计值0.5mm的近5倍。间隙变大，同等外界轴向冲击条件下，轴端与止推瓦接触时轴向速度增大。根据承载力计算公式：F=mV在m（质量）一定情况下，速度越大，整个止推瓦承载的负载冲击就越大。以上各因素关系如图四所示相互关联，相互影响，形成一种恶性循环，最终导致止推瓦磨损，瓦温升高。大连杆断裂形成过负荷冲击超过止推轴承最大事故承载导致瓦面受损、止推瓦表面机械强度降低，造成整个止推系统抗轴向冲击能力降低。更换大连杆后电机传动系统存在一个轴向力，使系统在正常工作时，瓦面与轴端摩擦加剧，导致接触面损伤、止推间隙变大、瓦温上升。而止推间隙变大，使电机在运行过程中轴向串动增大，加速轴瓦与轴端磨损。同时接触面损伤直接影响到油膜的形成，降低止推轴承的承载能力。状态读数时间图四：止推瓦温升因果图3关键检修工艺从止推瓦磨损原因可以看出，要恢复止推瓦正常运行，必须解决三个关键问题：消除轴向力、接触面修复、调整止推间隙。3.1消除轴向力重新更换大接手，调整轧辊支撑架。调整后无负荷转动电机轴向窜动为0.19mm，达到标准。3.2接触面处理3.2.1止推瓦处理因瓦面磨损严重，背面与瓦座固定螺栓露出瓦面，同时接触面强度受损，在对旧瓦修磨、研配后投运仍出现瓦温异常，最后更换新瓦。新瓦处理工艺如下：按照图纸对新瓦进行数据核对，同时对比旧瓦的厚度以调整垫块，确保止推间隙。数据核对无误后，将新瓦安装在瓦座上，连接上下瓦，校核同心度并参照瓦座定位孔位置钻铰加工止推瓦定位孔（加工要求见图五）。加工完毕后穿上定位销备用。3.2.2轴端修磨处理拆除南端止推瓦后，在轴端抹上红丹粉。转动电机，匀加速到45转/min，使用标准平面接触轴端，查看轴端与标准平面摩擦情况以确定高点，然后使用风磨机或角向磨光机（配50#砂纸）打磨高点，再用油石粗面（120#）打磨5-10小时，平面度与垂直度达到要求后，接着使用油石细面（240#）打磨2h，最后使用平面抛光机配320#砂纸进行抛光处理。整个研磨过程中，每隔2小时在盘面选取6个测量点，用三角板或拐尺测量盘面的平整度及垂直过负荷冲击瓦面受损表面强度降低承载能力变低止推瓦与轴端异常摩擦瓦温上升正常负荷冲击止推间隙变大损伤接触面影响油膜形成轴向冲击度，确保端面平整及垂直。3.2.3研配在新止推瓦加工，轴端止推盘研磨达到要求后，将上、下止推瓦安装到位，间隙调整完毕后，油站正常供油，启动电机，匀加速到40转/min，正反各转3-4分钟——运转过程中可人为制造轴向冲击，使新换止推瓦平面部分与轴端产生摩擦。然后停机取出上下瓦，检查止推瓦平面部分的接触情况，接触面达80%以上为合格，否则需对轴端及止推瓦瓦面进行修磨。3.3止推间隙调整3.3.1初始止推间隙测量利用千斤顶使北端止推瓦与轴端接触良好，塞尺测量另一面止推间隙，上、下止推瓦各均匀测量六个点，取平均值。3.3.2间隙调整分粗调与细调两步：细调是指在粗调的基础上将整个止推瓦安装到位，按3.3.1方法上、下止推瓦均匀测量12个点，利用小垫片局部调整使止推瓦平面部分与轴端圆弧面之间间隙均匀，偏差在±0.05mm。经与现场实际结合，最后止推间隙调整为0.8±0.05mm。通过以上四道工序后，回装止推瓦，试车后轴瓦温升正常。4运行监护在止推瓦恢复运行后，采用双机架（轻负荷）运行12小时，使止推瓦与轴端进行磨合，观察轴瓦温升情况，正常后切换到单机架（重负荷）运行。运行24小时内，采用专人对轴游、温升进行监护。在轧机运行15-20天后，对2#止推瓦及止推盘面进行检查，并做必要的处理。处理运行一个月后，再次进行检查止推瓦及止推盘面的磨损情况，直至运行稳定。本次检修后轴瓦温度在27.2~32.4之间波动，达到使用要求。5结束语此次对舞钢公司第二轧钢厂精轧机2#止推瓦磨损处理，前后历时15天，中途根据实际情况，多次调整检修方案，最后通过对大连杆调整、止推瓦更换、轴端接触面打磨及调整止推间隙等措施后使系统运行平稳，轴瓦温度正常，彻底解决了止推轴承磨损问题，为舞钢公司第二轧钢厂生产顺行提供了设备保障。为今后同类设备检修提供参考。参考文献1李洪，曲中谦。实用轴承手册[J].辽宁科技出版社,2001.10