吕宏奇，徐玉兵，李绪朋
（山东鲁丽钢铁有限公司，山东寿光　262724）

　　摘　要：针对某钢铁厂棒材车间步进冷床长轴及基础损坏问题，分析认为热膨胀使轴伸长造成部分配合零部件错位，伸缩应力的传递造成设备基础损坏。通过改造轴承座，使用补偿联轴器，解决了因热胀冷缩对设备和基础的损坏问题。

　　关键词：冷床；长轴；热膨胀；轴承座；联轴器

　　钢铁企业型钢车间的精整工序大多使用步进式冷床，而且多为单机运行，其运行的可靠性直接影响到车间生产。某钢厂2011年新建一条棒材生产线，年产量120万t，所用冷床宽度为108m，冷却Φ12～65mm的圆钢或螺纹钢。使用一段时间后，冷床主传动系统长轴上的许多偏心轮与其相关联的零部件出现不规则的轴向偏移，严重时相互脱离，造成设备故障而被迫停产。经过调整检修虽然基本恢复，但使用一段时间后故障仍然重复出现。使用几个月后发现，长轴上部分轴承座混凝土基础墩与地基连接处出现裂缝，有的晃动明显。经多次现场观测，初步判断故障是由于温度增高使轴发生热膨胀所致。

　　1　故障原因分析

　　冷床主传动装置包括两根传动轴，每根轴的全长约108m，由两套传动机构将其分成3段。选择其中一段（总长26m）进行分析，该段长轴由5根轴组成，每根轴由两个轴承座支撑，轴与轴之间均由刚性（夹壳式）联轴器联接。

　　在正常生产过程中，传动轴上方炽热的钢材温度大约800℃，传递的热量使轴的温度逐步增高（曾经在气温35℃时实测轴温为180℃）。在这种温度下，取轴的线胀系数为12.5×10^-6℃^-1
，计算每根轴介于两个轴承座之间部分（长4000mm）较常温状态的膨胀值为7.25mm。其中Z长1根轴（长6000mm）较常温状态的膨胀值为10.88mm。该段长轴（26m）的总膨胀值约为47.13mm。

　　由于制造偏差，各轴承内圈与轴的配合状态有紧有松。配合松的，轴在伸缩时与轴承内圈发生滑动，导致紧固在轴上的偏心轮与其相关联的零部件之间发生轴向偏移，严重时造成设备脱落故障。配合紧的，轴的膨胀应力通过轴承传递到轴承座上。由于原设计轴承外圈与轴承座之间采用紧固联接，不能轴向移动；又因为轴与轴之间采用刚性联接，它们的膨胀相互叠加，在上述温升时，全长26m总延伸量可达47.13mm。轴膨胀产生巨大的应力通过轴承座传递到设备底座上，从而使混凝土基础墩破裂。

　　2　解决方案

　　为了解决上述问题，对相关零件进行改造，改造后的长轴传动系统结构见图1。主要改造方法：1）将长轴上刚性联轴器改为可移式刚性联轴器，可以对轴的轴向移动进行补偿。按Z大温升150℃考虑，计算轴长6000mm的膨胀量为11.25mm，选择联轴器补偿值为14mm。2）每根轴上两个轴承座的其中1个仍采用紧固联接做轴向定位（带有符号▲），另一个轴承外圈与轴承座之间采用H8的配合公差，轴承可随着轴在轴承座内轴向移动，计算两轴承座之间轴膨胀量为7.5mm，按10mm设计轴承座的可移动距离。轴承座采用这种组合设计，除了保证每根轴自由膨胀外，还可以保证各轴间的膨胀量不会相互叠加。

　　3　应用效果

　　改进后，长轴连续在高温环境下运行至今，从未出现长轴上的零部件脱离和基础损坏现象，工作状态稳定，运行效果良好。其结构改造方法，还可以应用于型钢车间其他运行温度差异大的带有长轴系统的设备中。

来源：《山东冶金》2014年10月