包钢Ф180mm机组主传动立式接轴改造

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Transformation of Main Drive Vertical Spindle for 1 8O mmM PM Unit of Baotou SteelZHANG Ming-guo。，GE Yan-fei ，SUN Hai-bo。

(I.Seamles Tube Plant ofSteel n Co.Ltd.ofBaotou Stel(Group)Corp.，Baotou 014010，Nei Monggol，China；2.Anhui Taier Heavy Industry Co.Ltd.，Maanshan 243000，Anhui Province，China)Abstract：The main drive drum gear spindle for 180 mm MPM unit of Baotou Steel is easy to be with faults when it isverticaly instaled and used because the structure form is unreasonable.Theequent equipment fault in productions such asthe gears of coupling wear faster since lubrication conditions are not good causes the gap of tooth backlash increases and thevibration of transmission is big，which severely restrict the smooth operations of productions。

Key words：coupling；cross univelal coupling；stress analysis；adaptability transform ation包钢 中l80 mm MPM 连轧机组是从意大利INNSE公司引进的-套具有90年代先进工艺和控制技术的连轧管机组，集中了当时国际钢管生产领域的众多先进技术，其中少机架限动芯棒连轧管技术是该机组最大的工艺特色 j。以包钢 ###180 mm无缝钢管厂的连轧管机组主传动接轴为研究对象，对其生产过程中出现的问题进行设计改进，并取得了较好的效果。

1 连轧机组主传动1.1 连轧机组的组成包钢 中18O mm MPM连轧机组由1台限动芯棒连轧管机组成，5机架 MPM连轧管机、3机架三辊脱管机、芯棒限动系统，芯棒循环系统、芯棒冷却系统、芯棒润滑系统、芯棒预热炉。轧管后轧件最大长度：27 m，最大轧制速度：4.5 m/s。

收稿 日期 ：2012-09-25作者简介：张明国(1968-)，男 ，山东省莱西市人，机械工程师，现从事冶金机械、轧钢机械设备的点检、维护 、检修与技术管理工作。

第 1期 包钢 d180 mm机组主传动立式接轴改造 431.2 原连轧机组主传动接轴结构型式原连轧机组主传动接轴采用 wGJ型接中间轴型鼓形齿式联轴器，见图1。该接轴的结构在 G4立式轧机-h使用存在问题，直接影响接轴的综合性能，使其不能满足轧机的运行要求。

- Jn - HU- 图I 中间轴型鼓形齿式联轴器I.3 原连轧机组主传动接轴存在的问题(1)润滑条件较差，辊端内齿圈因同轧辊相连，现痴间较小，尤其是立式轧机，辊端内齿圈没有办法更新润滑脂，且密封效果不佳，造成内外鼓形齿齿轮副之间没有润滑脂，磨损较快；(2)径向间隙产生冲击，鼓形齿式联轴器鼓形齿齿轮副之问存在侧隙，在轧制咬合瞬间冲击较大，另外，由于间隙的存在，会造成高速运转时解州的震动；(3)密封圈压盖螺栓失效，密封压盖处螺栓受结构尺寸限制，螺栓公称直径相对较小，即使采用国家标准10.9级通用的设计和制造，也不能满足使用要求，导致经常断裂，致使压盖脱落。

2 技术改造内容2.1 具体改造的内容(1)在保证安装尺寸的情况下加大其 回转直径，将鼓形齿式联轴器改为十字轴式万向联轴器，密封型式采用双唇密封，见图2。

图2 十字轴式万向联轴器(2)将原结构中的中间实心轴改为空心轴型式，减少转动惯量，提高该传动轴临界转速。

(3)立式轧机主传动增加润滑管路，方便设备检修时润滑脂的补充及更新，提高设备使用寿命。

(4)关节倾角采用螺钉调节装置，固定万向轴倾角在 3。之内，以实现换辊对中。

(5)各零部件之间采用端面齿连接，方便现场拆卸与维修，减少更换接轴工作时间；关节采用互换式设计，提高效率的同时，减少备品备件量。

2.2 改造后的主要技术参数MPM连轧机组 G4轧机参数：电机 1 700 kW，转速500/1 ooo r/min，减速比3.79，轧辊工作转速180 r/min。

(1)对原鼓形齿式联轴器进行校核，承载能力主要以轮齿接触强度为主 ]。

2 7如√ MPa式中：△ -- 鼓形齿摆角；- - 系数，是承载齿数与齿数的比值 ，当△：1.5。时， 值取0.5-0.75；- 取轧辊工作转速 180 r/min的计算转矩90 200 N ·m：d-- 齿轮分度圆直径；6-- 齿宽，mm；计算得出：齿面接触应力 or 231.33 MPa对于材料42CrMo抗拉强度 850 MPa，屈服包钢科技 第39卷强度 or 550 MPa，接触 强度 orH0.43trI365.5 MPa j。 计算得出，在90.2 kN·m扭矩作用下，静强度安全系数为 2.38，疲劳安全系数分别为1.58。

(2)改造后的十字轴强度计算▲行万向节十字轴强度仿真分析时，忽略油孔及外倒角等结构，因为十字轴为对称的载荷和结构，所以可取 1/8模型进行分析 J，几何模型见图3(a)、图3(b)所示。万向节十字轴材料为 18Cr2Ni4WA，机械性能如下：E2.08El1 Pa， 0.29，密度7 800 kg/m 。

图3 几何模型在 90.2 kN·m扭矩作用下十字轴的应力计算结果见图4 。

图4 应力分布云图由应力分布云图可见：最危险位置为十字轴过渡圆角根部；两侧过渡圆角根部等效应力值最高，最高等效应力值为219 MPa；十字轴所用材料 18Cr2Ni4WA屈服强度 or ≥835 MPa，抗拉强度 ≥1 180 MPa，疲劳强度 F0.43 h507.4 MPa。计算得出，在90.2 kN·m扭矩作用下，十字轴的静强度安全系数为3.8l，疲劳安全系数为2.32。

(3)十字轴承寿命验算。由于影响轴承寿命的因素，如轴承及十字轴的制造精度、润滑与密封的质量、静态过载大小等，理论上说平均寿命与计算寿命在实际上经常有很大范围的偏差。寿命计算公式 ：，-!： ：f C。力 An ·a·KI J式中：ne-- 等效转速，取值 180 r/min；c -- 轴承额定动力传递参数，67 100 N·n1；- - 万向轴摆角；- - 万向轴传递的等效转矩，通常情况下用公称转矩 90.2 kN·nl；- - 系数，对于电机及液压马达作为动力输入源 取 1；对于汽油发动机 取 1.15；柴油发动机取 1.2。

计算得出：Lh18 019 h3 结束语在设计改造中，全方位综合考虑提高万向接轴的承载能力，对于产品零部件结构尺寸的优化、装配后相对运动件的干涉检查、接轴参数的确定等工作都非常精确，静强度安全系数从 2.38提高到 3.81，疲劳安全系数从 1.58提高到2.32；径向间隙从原先鼓形齿式接轴的0.763 mm减少到 0.120 ITln，提高接轴传动平稳性，有效提高了接轴的综合使用性能。实际应用中，万向接轴使用寿命提高-倍以上，经济效益非成观。