苏健

来源：装备制造技术

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摘　要：针对冷轧酸轧机组轧机减速机输入轴元宝app官网-元宝app官网(中国)点蚀的问题进行分析与优化处理，解决其在运行过程中出现的元宝app官网-元宝app官网(中国)损坏问题，提高设备运行可靠性。

1、 引言

唐山瑞丰冷轧线为名义宽度950mm、酸洗、连 轧生产线，于2015年由中冶某公司和中国某重型机械研究院共同设计制造。年设计产能55万吨。轧机出口设计速度为800m/min，轧制宽度620~860mm，轧制钢种Q195、Q235、Q345、08Al，来料带材厚度2~4mm，成品厚度0.25~2.0mm，目前已达到设计产能。其中连轧机为5组轧机，自2016年6月投产，使用不到一年，F2、F3减速机输入轴固定端元宝app官网-元宝app官网(中国)多次出现高温、点蚀损坏现象，并多次在正常生产状态下出现故障，被迫更换元宝app官网-元宝app官网(中国)，严重制约正常生产。本文通过对 F1、F2、F3 架轧机减速器输入轴固定端元宝app官网-元宝app官网(中国)的受力分析及寿命校核来分析故障原因， 并提出一个可行而又低成本的优化方案。

2、 目前的情况及问题

轧钢用减速机使用寿命一般在10年以上，减速机用元宝app官网-元宝app官网(中国)寿命一般不低于4×104h。自2015年6月份投产至今，轧机主传动减速机元宝app官网-元宝app官网(中国)滚动体出现 不同程度磨损及点蚀。故障出现后，技术人员先后排查了润滑油路是否通畅、油量为否合适、元宝app官网-元宝app官网(中国)间隙是否合理，有无顶死现象，鼓形齿连轴器轴向是否游动、箱体元宝app官网-元宝app官网(中国)位公差是否在要求范围内，均未发现问题。到目前 F1、F2、F3高速轴共更换7盘元宝app官网-元宝app官网(中国)（详见表1，元宝app官网-元宝app官网(中国)更换及使用数据），高速轴固定端元宝app官网-元宝app官网(中国)平均使用寿命约7600h。

我厂酸连轧机使用的轧机减速机，形式如图1所示，其输入轴位置上固定端和游动端各使用一个23952C3游隙双列调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)的方案（见图2：原方案结构图），一般情况下，一级传动齿轮螺旋角在6° ~ 9°之间，轴向力与径向力之比在15% ～ 20%之间，经分析，本减速机一级传动齿轮螺旋角为15°，轴向力与径向力之比高达71%。采用两端双列调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)的设计方案所能承载的轴向力较差，作用在该轴上的轴向力较大，这也正是输入轴固定端元宝app官网-元宝app官网(中国)频繁损坏的原因。

2017年11月大修期间，拆解减速机时发现F1、F2、F3架减速机出现输入轴轴固定端元宝app官网-元宝app官网(中国)点蚀的现象，且损坏的都是固定端元宝app官网-元宝app官网(中国)承载轴向力的一列产生点蚀（见图3：元宝app官网-元宝app官网(中国)点蚀的情况）

因此必须要考虑其他的固定端的元宝app官网-元宝app官网(中国)方案来提高性能和可靠性。

基于以上原因，考虑在F1、F2、F3架轧机减速机输入轴固定位置一端增加一对29244E的推力调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)，另一端仍采用双列调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)的方案，以提高该处在承受高速重载情况下承受轴向力的能力。

3、优化策略

最彻底的方案是改变一级传动螺旋角至6°~7°，可改变轴向力与径向力之比到20%，这样将对齿轮系、传动比、箱体等重要部件都要重新制作，主电机位置重新定位，其冷却水管重新布局，以及电控系统也要重新调试，大大增加改造周期及成本。因此， 将固定端元宝app官网-元宝app官网(中国)增加一对29244E推力调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)（见图4：改进方案结构图），以改善固定端元宝app官网-元宝app官网(中国)点蚀问题。同时为在现有基础上以最小的改动幅度对该 输入轴进行改进，改进所选用的固定端元宝app官网-元宝app官网(中国)型号为NSK29244E，将高速轴加长160mm，同进将箱体和润滑系统进行优化，这样对二轴、三轴可以不作改变，箱体、电机以及电控系统均无需改动，大大缩短了调试周期及最大程度上降低了成本。

3.1、 受力分析

F1、F2、F3架轧机减速机主要性能参数以F3为例：主电机额定功率P= 2500kW，输入轴转速n=636r/min，齿轮压力角α=20°、螺旋角β= 15°、输出转矩M0=9550P/n=26294N·m，分度圆直径d=0.501m。

平均分度圆上的圆周力：F ′t =2T÷d=104950N

径向力 Fr= Ft′ × tanα÷cosβ=39546N

轴向力 Fa= Ft′ × tanβ= 28122N

元宝app官网-元宝app官网(中国)支反力计算：

元宝app官网-元宝app官网(中国)径向力 FrA=Fr÷2=19773N

元宝app官网-元宝app官网(中国)轴向力 FaA=Fa÷2=14061N

3.2 、原设计元宝app官网-元宝app官网(中国)寿命校核

3.2.1、 固定端的计算

根据NSK元宝app官网-元宝app官网(中国)选型手册，固定端选用23952双列调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)。

（1）动负荷，代入数据得：P=X×Fr+Y×Fa= 89175N

（2）速度系数，代入数据得：Fn=（0.03n）-10/3=0.41

（3）疲劳寿命系数计算：针对使用工况，选取力矩载荷系数 fm=1.5选取冲击载荷数fd=1.5选取温度系数fT=1.0fh=fn×ft×C÷（fm×fd×P）= 1.91

（4）计算元宝app官网-元宝app官网(中国)的寿命

P=X×Fr+Y×Fa=89.81kNC=930kN（查NSK元宝app官网-元宝app官网(中国)选型手册得该数据）Lh= 1000000 ÷ （60n × fh10/3）=4351h（约合0.5年）其设计寿命远不能满足使?需求。

3.3、 改进后的元宝app官网-元宝app官网(中国)寿命校核 

（1）动负荷的计算：P=X×Fr+Y×Fa=13248N

（2）疲劳寿命系数计算：fh = fn×ft×C÷（fm×fd×P）=12.88

（3）计算元宝app官网-元宝app官网(中国)的寿命Lh= 1000000 ÷（60n）×fh10/3= 2505519h（约合290年）能满足现场使用的要求。

4、 结束语 

通过理论分析及实践，推力调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)加双列调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)的方案是可行的，且改进方案相比一端固定一端游动两个调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)的方案有着很大的优势，推力调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)提供了非常好轴向承载能力，从而更好地分配了载荷，提高调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)的寿命。此方案还有如下优势：通过控制固定端推力调心滚子元宝app官网-元宝app官网(中国)的轴向游隙可以比较精确的控制减小主轴的轴向窜动量；同时由于未改变原来一轴的结构形式，齿轮系及游动端的元宝app官网-元宝app官网(中国)型号也未改变，可以利用原来遗留的元宝app官网-元宝app官网(中国)、齿轮备件，减少了技改的资金投入，同时大大缩短了改造周期。