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摘要： 本文介绍了258PQF机组芯棒循环系统的设备结构，结合生产过程中设备使用情况，主要分析回转臂设备在运行期间对芯棒所造成的损伤的原因，通过研究以及对传动轴联轴器的改进，在一定程度上解决了制约问题，提高了钢管内表面质量，降低了芯棒的消耗以及备件费用。
关键词： 回转臂，传动轴，鼓型齿式联轴器，过盈联轴器
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
背景介绍
258PQF机组采用7支芯棒循环，6机架轧机限动芯棒轧制。在生产过程中，芯棒的损伤主要有以下几种情况：一是芯棒表面由于轧制造成的拉伤，产生的主要原因是，高钢级的轧制时芯棒表面润滑不良，毛管尾部铁耳子被附带进毛管；二是芯棒断，分析芯棒断之前有必要介绍一下芯棒的组成方式，258机组的芯棒总长29.5m，由三段组成，工作段、连接杆、尾柄三部分，各部分之间采用梯形螺纹连接，如图1所示。芯棒断的原因有工艺原因，如轧制过程中芯棒抖动过大，硼砂吹扫不均匀等。还有就是芯棒循环运输过程中受到的机械损伤。本文主要介绍芯棒在循环过程中，由于移送回转臂动作的不稳定造成芯棒表面和连接螺纹的损伤。
图1 芯棒示意图
芯棒完成一次轧制后返回到前台后，通过3#会回转臂由轧线翻转至返回輥道上，由返回辊道运输至冷却站1#回转臂处，通过冷却站1#回转臂翻转至冷却站进行冷却，水平已送装置将芯棒送至2冷却站2#回转臂处，继续冷却，达到温度要求后翻转至运输辊道上，通过运输链、运输辊道运到1#回转臂处，由1#回转臂把芯棒从运输辊道上翻转至预穿辊道上，同时，芯棒尾柄部分翻入预穿齿条夹持头内，由预穿齿条把芯棒推入毛管内，再由2#回转臂把穿有芯棒的毛管翻至轧线进行限动轧制。
图2 限动循环区域
1—3#回转臂 2—2#回转臂 3—1#回转臂4—返回辊道
5—冷却站2#回转臂6—冷却站1#回转臂7—水平移送装置
故障原因分析
在芯棒循环的过程中，芯棒经过5次回转臂的翻转，而每套回转臂只有5每个组臂体托起芯棒，通过图3单体回转臂臂体图可看到每个单体臂体托盘托起芯棒的位置分布情况。齿式回转臂相比链式回转臂在运行过程中，由于齿侧隙在使用过程中不断加大造成在翻转过程中，从高位到低位动作过程中托盘摆动量增大，同时，由于整套回转臂分别固定在3段传动轴上，每两段轴之间通过鼓形齿联轴器联接，鼓形齿联轴器在使用过程中，内、外齿套的齿侧隙在使用过程中也会不断地增大，从而造成远离减速机处的轴摆动量更为大。前段臂体在回转过程中，由于托盘摆动大，造成芯棒与托盘的滑动摩擦而损伤芯棒外表面。同时，造成芯棒工作段与连接杆之间产生相对转动或者相对转动的趋势，从而造成两者之间的链接螺纹损伤。前者造成芯棒表面划伤进而在轧制过程中影响钢管内表面质量，后者使芯棒各段之间连接强度降低容易使芯棒从连接处发生断裂。
图3 回转臂单臂体设备图
改进措施
要解决上述问题，就要使回转臂在翻转过程中的托盘摆动量达到最小，而设备的使用维护是有周期限制的，整套回转臂的使用周期是4~6个月，根据以往的使用经验，在接近后半个使用周期时，各段传动轴之间的鼓形齿联轴器内部的齿侧隙就已经开始增大，远离减速机处的第3#传动轴上安装的臂体托盘在使用过程中的摆动量就达到最大，而由于该段托盘接触的恰好为系帮的工作段，因此就会出现上述的结果，芯棒表面磨损严重，芯棒连接处发生断裂等情况。基于上述原因，如若取消联轴器，将各段轴做成通轴套件会消除各段轴之间的相对摆动，但是由于要做整根通轴长度很长，难以找到合适的机床加工，而且难度也较大，成本较高，经济上不划算，于是经过多年的摸索，借鉴穿孔主机主传动的连接方式。根据公差配合的计算，在两段轴联接的地方不采用鼓型齿联轴器连接，而采用一个大过盈量的连接套，把两个轴联成一个套轴，如图4所示，这样两根相对较短的轴的加工成本和材料成本相对低了很多，加工难度也的得到了降低，但在作用上起到了整根轴的使用效果。该配合选用H7/x6的配合尺寸，在安装时，对外套进行加热，待其膨胀后安装，通过中间排气孔排气。在拆卸时，对加油孔进行打压高压油将轴与套分离。
图4 过盈联轴器
采用这种结构的回转臂组件，在工作翻转过程中运行平稳，芯棒在托盘运动时基本消除了摆动的现象，彻底解决了芯棒在工作段与连接杆中间发生断裂的问题，同时也降低了托架对芯棒的磨损，延长了新棒的使用寿命。在设备维护和使用上也减少了成本，购买一个联轴器的价格是制作一个连接套价格的几倍，而且维护点多，维护工作量大，尤其是在高温和有水冲刷到的部位。鼓型齿联轴器每年都要更换新件，每个单体联轴器的价格都在两万元以上，每年全整个芯棒循环区域需要消耗鼓型齿联轴器8个左右。
参考文献
［1］闻邦椿.机械设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2010
［2］大过盈量联接的装配和拆卸［J］.煤矿机械，2001(10)
［3］余俊.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，1986
关键词： 回转臂，传动轴，鼓型齿式联轴器，过盈联轴器
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
背景介绍
258PQF机组采用7支芯棒循环，6机架轧机限动芯棒轧制。在生产过程中，芯棒的损伤主要有以下几种情况：一是芯棒表面由于轧制造成的拉伤，产生的主要原因是，高钢级的轧制时芯棒表面润滑不良，毛管尾部铁耳子被附带进毛管；二是芯棒断，分析芯棒断之前有必要介绍一下芯棒的组成方式，258机组的芯棒总长29.5m，由三段组成，工作段、连接杆、尾柄三部分，各部分之间采用梯形螺纹连接，如图1所示。芯棒断的原因有工艺原因，如轧制过程中芯棒抖动过大，硼砂吹扫不均匀等。还有就是芯棒循环运输过程中受到的机械损伤。本文主要介绍芯棒在循环过程中，由于移送回转臂动作的不稳定造成芯棒表面和连接螺纹的损伤。
图1 芯棒示意图
芯棒完成一次轧制后返回到前台后，通过3#会回转臂由轧线翻转至返回輥道上，由返回辊道运输至冷却站1#回转臂处，通过冷却站1#回转臂翻转至冷却站进行冷却，水平已送装置将芯棒送至2冷却站2#回转臂处，继续冷却，达到温度要求后翻转至运输辊道上，通过运输链、运输辊道运到1#回转臂处，由1#回转臂把芯棒从运输辊道上翻转至预穿辊道上，同时，芯棒尾柄部分翻入预穿齿条夹持头内，由预穿齿条把芯棒推入毛管内，再由2#回转臂把穿有芯棒的毛管翻至轧线进行限动轧制。
图2 限动循环区域
1—3#回转臂 2—2#回转臂 3—1#回转臂4—返回辊道
5—冷却站2#回转臂6—冷却站1#回转臂7—水平移送装置
故障原因分析
在芯棒循环的过程中，芯棒经过5次回转臂的翻转，而每套回转臂只有5每个组臂体托起芯棒，通过图3单体回转臂臂体图可看到每个单体臂体托盘托起芯棒的位置分布情况。齿式回转臂相比链式回转臂在运行过程中，由于齿侧隙在使用过程中不断加大造成在翻转过程中，从高位到低位动作过程中托盘摆动量增大，同时，由于整套回转臂分别固定在3段传动轴上，每两段轴之间通过鼓形齿联轴器联接，鼓形齿联轴器在使用过程中，内、外齿套的齿侧隙在使用过程中也会不断地增大，从而造成远离减速机处的轴摆动量更为大。前段臂体在回转过程中，由于托盘摆动大，造成芯棒与托盘的滑动摩擦而损伤芯棒外表面。同时，造成芯棒工作段与连接杆之间产生相对转动或者相对转动的趋势，从而造成两者之间的链接螺纹损伤。前者造成芯棒表面划伤进而在轧制过程中影响钢管内表面质量，后者使芯棒各段之间连接强度降低容易使芯棒从连接处发生断裂。
图3 回转臂单臂体设备图
改进措施
要解决上述问题，就要使回转臂在翻转过程中的托盘摆动量达到最小，而设备的使用维护是有周期限制的，整套回转臂的使用周期是4~6个月，根据以往的使用经验，在接近后半个使用周期时，各段传动轴之间的鼓形齿联轴器内部的齿侧隙就已经开始增大，远离减速机处的第3#传动轴上安装的臂体托盘在使用过程中的摆动量就达到最大，而由于该段托盘接触的恰好为系帮的工作段，因此就会出现上述的结果，芯棒表面磨损严重，芯棒连接处发生断裂等情况。基于上述原因，如若取消联轴器，将各段轴做成通轴套件会消除各段轴之间的相对摆动，但是由于要做整根通轴长度很长，难以找到合适的机床加工，而且难度也较大，成本较高，经济上不划算，于是经过多年的摸索，借鉴穿孔主机主传动的连接方式。根据公差配合的计算，在两段轴联接的地方不采用鼓型齿联轴器连接，而采用一个大过盈量的连接套，把两个轴联成一个套轴，如图4所示，这样两根相对较短的轴的加工成本和材料成本相对低了很多，加工难度也的得到了降低，但在作用上起到了整根轴的使用效果。该配合选用H7/x6的配合尺寸，在安装时，对外套进行加热，待其膨胀后安装，通过中间排气孔排气。在拆卸时，对加油孔进行打压高压油将轴与套分离。
图4 过盈联轴器
采用这种结构的回转臂组件，在工作翻转过程中运行平稳，芯棒在托盘运动时基本消除了摆动的现象，彻底解决了芯棒在工作段与连接杆中间发生断裂的问题，同时也降低了托架对芯棒的磨损，延长了新棒的使用寿命。在设备维护和使用上也减少了成本，购买一个联轴器的价格是制作一个连接套价格的几倍，而且维护点多，维护工作量大，尤其是在高温和有水冲刷到的部位。鼓型齿联轴器每年都要更换新件，每个单体联轴器的价格都在两万元以上，每年全整个芯棒循环区域需要消耗鼓型齿联轴器8个左右。
参考文献
［1］闻邦椿.机械设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2010
［2］大过盈量联接的装配和拆卸［J］.煤矿机械，2001(10)
［3］余俊.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，1986