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[摘 要]本文通过对550轧机主传动系统改造前的问题分析，针对系统原有的多方面问题，提出了整体改造设计方案。通过设备改造的实施及运行维护，该设计方案实施后取得了良好的效果，在运行稳定性、满足轧制要求、成本控制、维护费节省等方面取得了成功。
[关键词]轧钢工艺；减速机设计；齿轮传动；
中图分类号：TH977 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
THE IMPROVEMENT DESIGN OF THE MAIN TRANSMISSION
SYSTEM ABOUT LAIWU STEEL 550 ROLLING MILL
Hu Fangliang
（Shandong iron and steel Limited by Share Ltd Laiwu branch Shandong Laiwu 271104）
[Abstract]In view of the original problems of the 550 rolling mill， the overall reconstruction design is put forward. Through the implementation and operation of transformation equipment maintenance， after the implementation of the project achieved good results， has been successful in many aspects， including the running stability and meet the requirements for rolling， control cost， maintenance cost saving， etc..
[Key words]Steel rolling process； Gear reducer design； Gear transmission；
1 引言
山東钢铁股份有限公司特钢事业部小型车间初轧系统近些年的改造状况包括：合金钢棒材半连轧轧机改造、φ550初轧机轴承化改造、初轧电机改造等等，历次改造主要针对生产工艺设备和动力设备，由于轧机及电机能力提高，未改造的主传动部分能力未提高，存在能力不匹配等诸多问题。
2 改造前存在的主要问题
改造前的特钢事业部小型车间粗轧机550机列，布置为电机、减速机、齿轮基座、万向接轴组成，存在机械传动落后、运行稳定性差、能耗高、维护量大，需要人工监护等问题。
2.1 万向接轴摆角过大
由于轧机和主电机以前已经改造过，而主减速机和齿轮基座没有改造，使得万向接轴工作倾角较大，经计算为4.3°，这导致轧机在运行过程中会产生较大的震动，并产生较大的附加轴向力，导致齿轮基座合金轴瓦容易破损，轧机轧辊轴向定位轴承容易损坏，严重时引起轧辊断裂，轧辊轴向定位效果差，影响轧制料型的稳定性，直接影响产品质量。
2.2 万向接轴工作条件差
由于接轴整体长度小，使得万向接轴花键配合部分长度过小，花键齿端面无密封装置，托架冷却水容易进入花键套内，导致油脂流失，使花键齿面易生锈，造价昂贵的万向接轴易损坏，寿命很短。
2.3 轧钢咬入冲击大
现场实测发现，当花键副磨损严重情况下，轧钢咬入时冲击明显增大，导致整个机列冲击严重，站在机列旁边有明显的震动感觉。
2.4 落后的滑动轴承
主减速机和齿轮基座都采用落后的巴氏合金滑动轴承，经常损坏，维修困难，费时费力，轴承间隙难以控制，影响齿面良好的接触。滑动轴承平均一年更换一次，消耗量大，巴氏合金年消耗1.1吨左右，价值18万元/年。
2.5 软齿面齿轮
主减速机和齿轮基座是软齿面齿轮，加工精度低，承载能力差，抗冲击性能不好，目前表现出来的失效形式为齿面的塑性变形和齿面严重点蚀。这是软齿面齿轮长期使用的通病。
2.6 万向接轴使用寿命短，检修更换万向接轴的频次高
原550万向接轴利用托架胶木瓦支撑，浊水冷却胶木瓦，万向接轴花键轴上的润滑脂容易被冷却水冲走，经常存在缺油、干磨现象，万向接轴平均使用寿命仅为2.5个月；每年消耗15支万向接轴，价值67.5万元；浪费很大。
3 改造总方案
将原有的减速机和齿轮箱合并设计为联合减速机，并对万向接轴、托架、鼓形齿联轴器进行重新设计（如图1.1所示），对联合减速机及托架的基础、电机坑、钢板防护墙和强制冷却通风风道等进行重新布置施工。
4 详细设计及实施
4.1 齿轮和轴的设计
根据工艺参数进行齿轮和轴的設计，据公司工艺技术部门的轧制要求，减联合速机输出尖峰扭矩为70t·m，轧辊中心矩为600mm，输出部分传动比1：1，输出转速为100.85r/min；选用人字齿轮轴，加工精度不小于6级，联合减速机输入、输出的联轴器及轴头部分同时采用过盈配合和键配合；选用轴承游隙在C3以上的进口品牌滚动轴承。采用通用标准万向接轴，设置润滑密封装置；集中稀油润滑，齿轮啮合处和滚动轴承处采用稀油强制循环润滑。
4.2 减速器箱体的设计
减速器的齿轮参数决定了减速器箱体的主要外形，结构尺寸则由承受负荷的大小而决定，箱体采用焊接箱体，水平剖分；通过加大壁厚，增设肋板以及合理设计结构等方式减少弯曲应力；为方便更换，为箱体设置底座。
4.3 在线监测
在联合减速机、主电机的轴承测温点设置温度传感器，稀油站的油压、油温、油位均采用传感器，将相应信号传到PLC，当采集的信号超过设定值，系统自动报警或强制主电机停车。
4.4 项目施工及管理部署
公司设备管理部门、特钢事业部共同负责项目实施过程，确保设备质量和项目实施的效果。
5 结束语
本次改造自2015年10月份实施以来，550机列运行平稳、可靠；实现了无人监控，彻底解决了原来存在的诸多问题，在设备运行、工艺要求、成本控制、维护费用节省等方面取得了全面的成功。本次改造使用的联合减速机方案、硬齿面方案等设计思路可以广泛应用于冶金行业及相关领域，具备一定的通用性和可借鉴性。
参考文献
[1] 朱孝录主编.齿轮传动设计手册「M].北京：化学工业出版社，2005.
[2] 魏静，刘安中.武钢R4轧机主传动系统减速机的故障诊断[J].机械研究与应用，2005， 18（4）： 54-55.
[3] 高崇一，杜国君，张忠健.考虑多问隙影响的轧机主传动系统扭振分析[J].机械工程学报， 2014， 50（3）：130-136.
[关键词]轧钢工艺；减速机设计；齿轮传动；
中图分类号：TH977 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
THE IMPROVEMENT DESIGN OF THE MAIN TRANSMISSION
SYSTEM ABOUT LAIWU STEEL 550 ROLLING MILL
Hu Fangliang
（Shandong iron and steel Limited by Share Ltd Laiwu branch Shandong Laiwu 271104）
[Abstract]In view of the original problems of the 550 rolling mill， the overall reconstruction design is put forward. Through the implementation and operation of transformation equipment maintenance， after the implementation of the project achieved good results， has been successful in many aspects， including the running stability and meet the requirements for rolling， control cost， maintenance cost saving， etc..
[Key words]Steel rolling process； Gear reducer design； Gear transmission；
1 引言
山東钢铁股份有限公司特钢事业部小型车间初轧系统近些年的改造状况包括：合金钢棒材半连轧轧机改造、φ550初轧机轴承化改造、初轧电机改造等等，历次改造主要针对生产工艺设备和动力设备，由于轧机及电机能力提高，未改造的主传动部分能力未提高，存在能力不匹配等诸多问题。
2 改造前存在的主要问题
改造前的特钢事业部小型车间粗轧机550机列，布置为电机、减速机、齿轮基座、万向接轴组成，存在机械传动落后、运行稳定性差、能耗高、维护量大，需要人工监护等问题。
2.1 万向接轴摆角过大
由于轧机和主电机以前已经改造过，而主减速机和齿轮基座没有改造，使得万向接轴工作倾角较大，经计算为4.3°，这导致轧机在运行过程中会产生较大的震动，并产生较大的附加轴向力，导致齿轮基座合金轴瓦容易破损，轧机轧辊轴向定位轴承容易损坏，严重时引起轧辊断裂，轧辊轴向定位效果差，影响轧制料型的稳定性，直接影响产品质量。
2.2 万向接轴工作条件差
由于接轴整体长度小，使得万向接轴花键配合部分长度过小，花键齿端面无密封装置，托架冷却水容易进入花键套内，导致油脂流失，使花键齿面易生锈，造价昂贵的万向接轴易损坏，寿命很短。
2.3 轧钢咬入冲击大
现场实测发现，当花键副磨损严重情况下，轧钢咬入时冲击明显增大，导致整个机列冲击严重，站在机列旁边有明显的震动感觉。
2.4 落后的滑动轴承
主减速机和齿轮基座都采用落后的巴氏合金滑动轴承，经常损坏，维修困难，费时费力，轴承间隙难以控制，影响齿面良好的接触。滑动轴承平均一年更换一次，消耗量大，巴氏合金年消耗1.1吨左右，价值18万元/年。
2.5 软齿面齿轮
主减速机和齿轮基座是软齿面齿轮，加工精度低，承载能力差，抗冲击性能不好，目前表现出来的失效形式为齿面的塑性变形和齿面严重点蚀。这是软齿面齿轮长期使用的通病。
2.6 万向接轴使用寿命短，检修更换万向接轴的频次高
原550万向接轴利用托架胶木瓦支撑，浊水冷却胶木瓦，万向接轴花键轴上的润滑脂容易被冷却水冲走，经常存在缺油、干磨现象，万向接轴平均使用寿命仅为2.5个月；每年消耗15支万向接轴，价值67.5万元；浪费很大。
3 改造总方案
将原有的减速机和齿轮箱合并设计为联合减速机，并对万向接轴、托架、鼓形齿联轴器进行重新设计（如图1.1所示），对联合减速机及托架的基础、电机坑、钢板防护墙和强制冷却通风风道等进行重新布置施工。
4 详细设计及实施
4.1 齿轮和轴的设计
根据工艺参数进行齿轮和轴的設计，据公司工艺技术部门的轧制要求，减联合速机输出尖峰扭矩为70t·m，轧辊中心矩为600mm，输出部分传动比1：1，输出转速为100.85r/min；选用人字齿轮轴，加工精度不小于6级，联合减速机输入、输出的联轴器及轴头部分同时采用过盈配合和键配合；选用轴承游隙在C3以上的进口品牌滚动轴承。采用通用标准万向接轴，设置润滑密封装置；集中稀油润滑，齿轮啮合处和滚动轴承处采用稀油强制循环润滑。
4.2 减速器箱体的设计
减速器的齿轮参数决定了减速器箱体的主要外形，结构尺寸则由承受负荷的大小而决定，箱体采用焊接箱体，水平剖分；通过加大壁厚，增设肋板以及合理设计结构等方式减少弯曲应力；为方便更换，为箱体设置底座。
4.3 在线监测
在联合减速机、主电机的轴承测温点设置温度传感器，稀油站的油压、油温、油位均采用传感器，将相应信号传到PLC，当采集的信号超过设定值，系统自动报警或强制主电机停车。
4.4 项目施工及管理部署
公司设备管理部门、特钢事业部共同负责项目实施过程，确保设备质量和项目实施的效果。
5 结束语
本次改造自2015年10月份实施以来，550机列运行平稳、可靠；实现了无人监控，彻底解决了原来存在的诸多问题，在设备运行、工艺要求、成本控制、维护费用节省等方面取得了全面的成功。本次改造使用的联合减速机方案、硬齿面方案等设计思路可以广泛应用于冶金行业及相关领域，具备一定的通用性和可借鉴性。
参考文献
[1] 朱孝录主编.齿轮传动设计手册「M].北京：化学工业出版社，2005.
[2] 魏静，刘安中.武钢R4轧机主传动系统减速机的故障诊断[J].机械研究与应用，2005， 18（4）： 54-55.
[3] 高崇一，杜国君，张忠健.考虑多问隙影响的轧机主传动系统扭振分析[J].机械工程学报， 2014， 50（3）：130-136.