王立春

(哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

WB12K-120×4000卷板機為四輥卷板機，上、下輥為主動輥，上輥位置固定，下輥和側(cè)輥可升降移動，輥子的轉(zhuǎn)動和升降移動都是由液壓傳動實現(xiàn)。設(shè)備于2015年安裝并投入生產(chǎn)，經(jīng)過數(shù)年使用，卷板精度下降，弧板卷制垂直度已無法滿足工藝要求。公司決定對其進行詳細(xì)檢測，分析精度下降的具體原因，并制定合理的修復(fù)方案。

1 故障診斷

WB12K-120×4000卷板機卷制圓筒會出現(xiàn)錯口，即卷制合口發(fā)生錯邊；卷制弧板同樣會出現(xiàn)大小口，即弧板兩側(cè)弧度不一樣。不同尺寸參數(shù)板料的錯邊和大小口數(shù)值都不相同，但卷制精度都超過了工藝要求。

根據(jù)對其加工過程中進行的跟蹤調(diào)研，發(fā)現(xiàn)WB12K-120×4000卷板機在卷制過程中上、下輥左右側(cè)壓力不平衡。即在卷制上下輥加壓過程中，電動機側(cè)下輥液壓缸壓力低于倒頭架側(cè)液壓缸壓力，具體數(shù)值相差約為2 MPa，超過了正常經(jīng)驗值(0.5 MPa)。設(shè)備簡圖如圖1所示。

圖1 WB12K-120×4000卷板機設(shè)備簡圖

經(jīng)重新校平上下輥平行度，并檢查了液壓系統(tǒng)后，電動機側(cè)壓力仍低于倒頭架側(cè)壓力，所以推斷在加壓過程中上下輥相對位移發(fā)生了變化。設(shè)備下輥位置由巴魯夫位移傳感器進行閉環(huán)反饋控制，經(jīng)檢查位移傳感器連接可靠、性能穩(wěn)定，可以排除下輥位置發(fā)生變化的情況。于是對上輥空間位置進行檢測，檢測時分別在左右兩側(cè)立柱與上輥、左倒頭架連接銷軸處、右立柱上下架連接處安置了四塊百分表，然后由小到大在上、下輥處加壓，觀測百分表數(shù)值變化，記錄數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 卷板機上輥位移檢測記錄表 單位：mm

續(xù)表1 卷板機上輥位移檢測記錄表 單位：mm

從表中可以看出：倒頭架側(cè)雖然間隙較大、合計近3 mm，但在加壓開始后其間隙就已頂死，加壓過程中位移沒有發(fā)生變化；而電動機側(cè)在加壓過程中數(shù)值變化較大，上輥與立柱上架最大值達(dá)到1.43 mm，大大超過了上輥軸承游隙0.50 mm，在位移1.43 mm時，上輥軸徑頂在了軸承蓋板內(nèi)側(cè)而無法移動。此數(shù)據(jù)說明上輥電動機側(cè)軸承精度超標(biāo)，在加壓過程中不穩(wěn)定，需要進行更換。

從表中還可以看出：立柱上下架在加壓過程中一直發(fā)生彈性變形，在壓力超過6 MPa后，變形量急劇增大，直接影響了卷板精度。

2 原因分析

根據(jù)檢測結(jié)果分析，可以斷定卷板機卷板精度下降是由兩方面因素綜合引起的，即：上輥電動機側(cè)軸承損壞，失去精度；右立柱機架剛度不足，彈性變形量過大。

上輥電動機側(cè)軸承為調(diào)心滾子軸承，其游隙超差，在上輥加壓轉(zhuǎn)動過程中，軸承下方的滾子由于間隙過大無法轉(zhuǎn)動，需要靠上方滾子轉(zhuǎn)到下方推擠形成循環(huán)，這樣就會在卷制厚板過程中會發(fā)出滾子擠壓的異響。根據(jù)設(shè)備使用情況推斷，軸承損壞原因有如下兩個方面：

(1) 設(shè)備在卷制厚長板料時，工藝要求起邊處先卷制成型，再根據(jù)設(shè)備輥子位置對板料一次卷制成型。這樣板料的自重和長度方向長力矩對設(shè)備上下輥施加了一個很大的力，從而造成超載，損壞軸承。

(2) 設(shè)備此軸承處沒有設(shè)計專門的潤滑孔，潤滑脂加注極其困難，從而造成軸承潤滑保養(yǎng)不當(dāng)，加速了軸承的損壞。

右立柱機架剛性不足，卷制加壓時彈性變形量過大，根據(jù)現(xiàn)象分析也有兩個原因：

(1) 立柱由上、下架通過兩側(cè)銷軸連接組成，機架中間位置受力大，但是剛度較兩側(cè)差，同時立柱原始設(shè)計剛度系數(shù)較小、剛度保持性差。

(2) 由于不科學(xué)的卷制工藝，立柱受力大，在長期載荷受力下會產(chǎn)生塑性變形，從而降低立柱剛度、增大彈性變形量。

3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

通過上述原因分析發(fā)現(xiàn)，更換上輥調(diào)心滾子軸承不能徹底解決問題，需要對設(shè)備結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，具體方案如下：

(1) 電動機側(cè)立柱上方布置加強筋，增加立柱剛度。加強筋焊接在立柱上方，焊接步驟、次序、溫度、時間須充分考慮焊接梁體的變形。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 立柱加強筋簡圖

(2) 對軸承前后側(cè)蓋板進行改造，加裝潤滑脂加注孔，方便軸承前后都能加注潤滑脂，解決軸承加壓后異響問題。制定相應(yīng)“設(shè)備潤滑保養(yǎng)規(guī)范”，合理使用和維護設(shè)備。

(3) 在扭力座處加工四個工藝孔，方便軸承拆卸安裝。

另外，根據(jù)加工產(chǎn)品工藝要求，優(yōu)化板料的卷制工藝，避免過長過重板料卷制起邊時由于自身重量搖晃對設(shè)備上下輥施加破壞力。

4 結(jié)論

WB12K-120×4000卷板機在結(jié)構(gòu)優(yōu)化后對其重新進行加壓測試，上下輥位移變化量均在允許的偏差范圍內(nèi)。設(shè)備重新投入使用后，卷制不同規(guī)格的板材都可以達(dá)到較高的卷制精度，恢復(fù)了設(shè)備的正常使用功能。此次精度恢復(fù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化取得了非常好的效果，其設(shè)備精度檢測方法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式為卷板機設(shè)備操作使用和維修維護積累了寶貴的實踐經(jīng)驗，對卷板機設(shè)備設(shè)計制造有著積極的現(xiàn)實意義。