呂宏奇，徐玉兵，李緒朋
（山東魯麗鋼鐵有限公司，山東壽光　262724）

　　摘　要：針對某鋼鐵廠棒材車間步進冷床長軸及基（jī）礎損壞問題，分析認為（wéi）熱膨脹使軸伸長造（zào）成部分（fèn）配合零部件錯位，伸縮應力的傳遞造（zào）成設備（bèi）基礎損壞。通過改造軸承座，使（shǐ）用（yòng）補償聯軸器，解（jiě）決了因（yīn）熱脹冷縮對設備和基礎的損壞（huài）問題。

　　關鍵詞：冷（lěng）床；長軸；熱膨脹；軸承座；聯軸器

　　鋼鐵企業型鋼車間的精整工序大多使用步進式冷床，而且多為單機運行，其運（yùn）行的（de）可靠性直接影響到（dào）車間生產。某（mǒu）鋼廠2011年新建一條棒材生產線，年（nián）產量120萬（wàn）t，所用冷（lěng）床寬度為108m，冷卻Φ12～65mm的圓鋼或螺紋鋼。使用一段時間後，冷床主傳動係統長軸（zhóu）上的許多偏心輪與其相關聯的零部件出現不（bú）規則的軸向偏移（yí），嚴重時相互脫離，造成設備故障而（ér）被迫停產。經過調整檢修雖然基本恢複，但使用一段（duàn）時間後故障仍然重（chóng）複出現。使用幾個月後發現，長軸上部分軸承座混凝土（tǔ）基礎墩與（yǔ）地基（jī）連接處出現（xiàn）裂（liè）縫，有的晃動明顯。經多次現場觀測，初步判斷故（gù）障是由於溫度增高使軸（zhóu）發（fā）生熱（rè）膨脹所致。

　　1　故障原因分析

　　冷（lěng）床主傳動裝置包括兩（liǎng）根傳動軸，每根（gēn）軸的（de）全長約108m，由兩套傳動機構將其分成3段。選擇其（qí）中一段（總長26m）進行分析，該段長軸（zhóu）由5根軸（zhóu）組成（chéng），每根軸由兩個軸承座支撐，軸與軸之間均由剛性（夾殼式）聯軸器聯接。

　　在正常生產過程中，傳動（dòng）軸上（shàng）方熾熱的鋼材溫度大約（yuē）800℃，傳遞的熱（rè）量使軸（zhóu）的溫（wēn）度（dù）逐步增高（gāo）（曾經在氣溫35℃時實測軸溫為180℃）。在這種溫（wēn）度下，取（qǔ）軸的線脹係（xì）數為12.5×10^-6℃^-1
，計算每根軸介於兩個軸承座之間（jiān）部分（長（zhǎng）4000mm）較常溫（wēn）狀態的膨脹值為7.25mm。其中Z長1根軸（長6000mm）較常溫狀態的膨脹值為10.88mm。該段長軸（26m）的總膨脹值約為47.13mm。

　　由於製造（zào）偏差，各軸承內圈與軸的配合狀（zhuàng）態（tài）有（yǒu）緊有鬆（sōng）。配合鬆的，軸在伸（shēn）縮（suō）時（shí）與軸承內圈發生滑動，導致緊固（gù）在軸上的偏心輪與其相關聯的零部件之間發生軸向偏（piān）移，嚴重時造成設備脫落故障。配合緊的（de），軸的膨脹應力（lì）通過軸承傳遞到軸承座上。由於原設（shè）計軸承外圈與軸承座之間采用緊固聯接，不能軸向（xiàng）移動；又（yòu）因為軸與軸之（zhī）間采用剛性聯接（jiē），它們的膨脹相互疊加，在上述溫升時，全長26m總延（yán）伸量可達47.13mm。軸膨脹產生巨大的應力通過（guò）軸承座傳遞到設備底座上，從而使混凝土基（jī）礎墩破（pò）裂。

　　2　解決方案

　　為了解決上述問題，對相關（guān）零件進行改造，改造後的長軸（zhóu）傳動係統結（jié）構見圖1。主要改造方法：1）將長軸上剛性聯軸器改為可移式剛性（xìng）聯軸器，可（kě）以對軸的軸（zhóu）向移動進行補償。按Z大溫升（shēng）150℃考慮，計算軸長（zhǎng）6000mm的膨脹量為（wéi）11.25mm，選擇聯軸器補償值為14mm。2）每根軸上兩個軸承座的其中1個仍采用緊固聯接（jiē）做軸向定位（帶有（yǒu）符號▲），另一個軸承（chéng）外圈與軸承座（zuò）之間采用H8的配合公差，軸承可（kě）隨著軸在軸承座內軸向（xiàng）移動，計算兩軸承座之間（jiān）軸膨脹量為7.5mm，按10mm設計（jì）軸承座（zuò）的可移動距離。軸承座采用（yòng）這種組合設計，除（chú）了保證每根軸自（zì）由膨脹外，還（hái）可以保證各軸（zhóu）間的膨脹量不（bú）會相互疊加。

　　3　應用效（xiào）果

　　改進後，長軸連續在高溫環境下運行至今，從未出現長軸上的零部件脫離和基（jī）礎損（sǔn）壞現象，工作狀（zhuàng）態（tài）穩定，運行效果（guǒ）良好。其結構改造方法，還可以應用於型鋼（gāng）車間其（qí）他運行溫度差異大的（de）帶有長軸係統的設備中。

來（lái）源：《山東冶金》2014年10月