馬江濤

(大連華銳重工集團股份有限公司，遼寧 大連 116013)

0 前言

軋機拉桿螺紋間隙消除裝置用于在軋機空載狀態(tài)下，消除軋機上工作輥軸徑部位存在的裝配間隙，避免因上工作輥自重引起的彈跳，通過調(diào)整機構(gòu)將上工作輥彈跳量控制在合理區(qū)間范圍內(nèi)，以此來提升軋制穩(wěn)定性。拉桿螺紋間隙消除裝置通常依靠平衡元件如彈性阻尼體：包括拉桿、上下調(diào)節(jié)螺母、傳動機構(gòu)、上下軋輥軸承座及彈簧組等設定預緊平衡力，通過平衡元件的彈性伸縮，消除拉桿與調(diào)節(jié)螺母之間的螺紋間隙，最終減小軋制時螺紋間隙對上工作輥產(chǎn)生的彈跳，達到提升軋制穩(wěn)定性和軋制精度的目的。

1 設備組成及結(jié)構(gòu)特點

軋機拉桿螺紋間隙消除裝置常采用多對碟簧組形成平衡元件，以此來消除拉桿的螺紋間隙，其主要由碟簧組、碟簧銷、連接銷、調(diào)整螺母、壓下螺母、端蓋、拉桿等部分組成,如圖1所示。

圖1 拉桿螺紋間隙消除裝置示意圖

裝置局部示意如圖2所示，碟簧組套在碟簧銷上，碟簧銷安裝在調(diào)整螺母的螺紋孔內(nèi)，連接銷下端穿過壓下螺母和調(diào)整螺母，且連接銷上端穿入端蓋的銷孔，當拉桿轉(zhuǎn)動時，壓下螺母和調(diào)整螺母不隨拉桿相對轉(zhuǎn)動。

圖2 拉桿螺紋間隙消除裝置局部示意圖

2 故障及原因分析

在軋制過程中，軋輥開口度不斷變化，且軋機振動性大，平衡元件收縮調(diào)整頻繁，易產(chǎn)生疲勞受損或失效，影響平衡元件的使用壽命，導致拉桿和壓下螺母之間的螺紋間隙無法消除，增加了上工作輥的彈跳量，影響了軋制精度, 具體表現(xiàn)在：

(1)連接銷穿進調(diào)整螺母和壓下螺母，檢修時需將環(huán)形斷面上的所有碟簧銷和連接銷都取出后，才能進行后續(xù)的調(diào)整工作；待調(diào)整工作完成后，再依次將碟簧銷和連接銷回裝，勞動強度高，調(diào)整難度大。

(2)連接銷穿進壓下螺母和調(diào)整螺母，裝配時需轉(zhuǎn)動調(diào)整螺母，確保調(diào)整螺母的所有孔與壓下螺母的相應孔逐個對準，受結(jié)構(gòu)及孔徑的限制，操作要求高，調(diào)整精度差。

(3)碟簧組套裝在碟簧銷上，任何一組碟簧的損壞，都會影響平衡元件的整體受力，進而影響螺紋間隙消除效果；需將上方的壓下裝置整體吊走后，才能更換新的碟簧，且單個碟簧組都是多片碟簧疊加而成，更換工作量大，拆裝效率低。

(4)端蓋為階梯狀結(jié)構(gòu)，其斷面需貫穿加工多個銷孔，以匹配穿過碟簧銷和連接銷，結(jié)構(gòu)復雜且加工難度大；此外，階梯狀結(jié)構(gòu)需要較大厚度，相應拉桿長度也增大，設備成本投入增加。

鑒于傳統(tǒng)技術(shù)的軋機拉桿螺紋間隙消除裝置存在應用局限性，亟需研發(fā)新型結(jié)構(gòu)來解決傳統(tǒng)技術(shù)中碟簧損壞受力不均、設備調(diào)整精度低、拆裝效率低等難點問題。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 拉桿螺紋間隙消除裝置

改進技術(shù)的拉桿螺紋間隙消除裝置如圖3所示，主要由調(diào)整螺母、壓下螺母、端蓋、軸承座、O型圈、拉桿、螺釘、高彈體緩沖墊、球面墊等組成。

圖3 改進技術(shù)的拉桿螺紋間隙消除裝置

拉桿穿過軸承座內(nèi)孔，軸承座內(nèi)孔和拉桿之間設置有壓下螺母和調(diào)整螺母，壓下螺母和調(diào)整螺母通過內(nèi)螺紋裝配在拉桿的外螺紋上，調(diào)整螺母設置在壓下螺母的上部，兩者之間存在一定的間隙；端蓋的上端面為平整結(jié)構(gòu)型式，整體穿過拉桿；端蓋下凸臺與軸承座內(nèi)孔的配合面用O型圈密封，端蓋通過螺釘固定在軸承座頂部。球面墊穿過拉桿，其下平面與軸承座內(nèi)孔的階梯面接觸；球面墊上方為壓下螺母，二者之間通過精加工的凹凸球面進行配合，該球面配合使調(diào)整角度更加靈活，以保證軸承座適應軋制力要求，可提升軋機剛度和軋制精度。

3.2 高彈體緩沖墊

改進技術(shù)采用高彈體緩沖墊(回火聚氨酯橡膠加工而成)作為平衡元件,如圖4所示，調(diào)整螺母的上方和端蓋的下方邊緣分別設有圓形的凸起Ⅰ和凸起Ⅱ，高彈體緩沖墊被壓縮在凸起Ⅰ和凸起Ⅱ內(nèi)側(cè)。軋制過程中凸起Ⅰ和凸起Ⅱ，對高彈體緩沖墊起到限位作用，保證高彈體緩沖墊受力后不出現(xiàn)徑向偏移位移。

圖4 高彈體緩沖墊改進技術(shù)的局部示意圖

高彈體緩沖墊采用半分體結(jié)構(gòu)型式，成對組合為整體，當高彈體緩沖墊因損壞或失效需要更換時，可直接將新的半分體式高彈體緩沖墊安裝在拉桿上，無需將拉桿上方的壓下裝置整體拆卸后吊走。該結(jié)構(gòu)形式能夠承受大沖擊力，減震和緩沖性能好，抗斷裂性能和抗疲勞性能優(yōu)于碟簧組，使用壽命長，并且安裝、拆卸和維護非常方便。

3.3 矩形凹槽與矩形扁頭

壓下螺母和調(diào)整螺母的外側(cè)圓周方向均勻分布多個矩形凹槽Ⅰ、矩形凹槽Ⅱ,如圖5所示。插銷頭部設有矩形扁頭,如圖6所示，矩形扁頭的寬度需小于壓下螺母的矩形凹槽Ⅰ和調(diào)整螺母的矩形凹槽Ⅱ的寬度。插銷尾部設有擋圈，可定位卡住插銷，保證其頭部矩形扁頭一直處于矩形凹槽Ⅰ和矩形凹槽Ⅱ內(nèi)；插銷尾部擰入螺栓，螺栓壓緊墊圈，使墊圈緊貼軸承座。

圖5 壓下螺母和調(diào)整螺母改進技術(shù)的局部示意圖

插銷橫向插入軸承座側(cè)孔內(nèi),如圖6所示，其頭部的矩形扁頭同時插入矩形凹槽Ⅰ和矩形凹槽Ⅱ內(nèi)，對壓下螺母和調(diào)整螺母起到限位作用，當拉桿發(fā)生轉(zhuǎn)動時，避免了壓下螺母和調(diào)整螺母隨拉桿相對轉(zhuǎn)動，只能沿軸承座垂直方向上下移動。

圖6 插銷頭部改進技術(shù)的局部示意圖

4 改進技術(shù)的螺紋間隙調(diào)整方法

調(diào)整拉桿螺紋間隙前，需在壓下螺母、調(diào)整螺母、拉桿的螺紋處和壓下螺母的凹球面、球面墊的凸球面等部位涂抹適量干油。

當軸承座中裝入球面墊和拉桿后，將壓下螺母穿入拉桿，旋轉(zhuǎn)壓下螺母使其凹球面和球面墊的凸球面接觸；將調(diào)整螺母穿入拉桿，輕輕旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母，使調(diào)整螺母的上端面、端蓋與軸承座的接觸面，期間的距離為一個定值A，定值A可用游標卡尺測得，此時壓下螺母和調(diào)整螺母之間有一定的間隙(大于螺紋的間隙)。再用螺絲刀等工具，通過軸承座側(cè)孔撥動壓下螺母的矩形凹槽Ⅰ和調(diào)整螺母的矩形凹槽Ⅱ，微調(diào)壓下螺母和調(diào)整螺母,確保定值A準確,如圖7所示。

圖7 改進技術(shù)的螺紋間隙消除調(diào)整方法

改進后的螺紋間隙消除裝置及調(diào)整方法：①端蓋的預緊力，使調(diào)整螺母的內(nèi)螺紋向下運動，消除調(diào)整螺母和拉桿之間的螺紋間隙。②壓縮高彈體緩沖墊產(chǎn)生的彈力，使壓下螺母的內(nèi)螺紋向上運動，消除壓下螺母和拉桿之間的螺紋間隙。

將軸承座與調(diào)整螺母、壓下螺母、拉桿作為一個整體，研究受力平衡：調(diào)整螺母與拉桿之間的作用力為F1，壓下螺母與拉桿之間的作用力為F2，兩個作用力F1、F2的大小相等、方向相反。在軋制過程中，當軸承座承受向上載荷時，軸承座內(nèi)部沒有間隙，整體剛度大，不會產(chǎn)生晃動現(xiàn)象，上工作輥彈跳小，軋制過程平穩(wěn)。

5 結(jié)論

改進后的螺紋間隙消除裝置及調(diào)整方法，能夠快速可靠地消除拉桿的螺紋間隙，同時具有突出優(yōu)點：

(1)在軸承座側(cè)面橫向設置一個插銷，相對于傳統(tǒng)技術(shù)的連接銷結(jié)構(gòu)，通過螺絲刀等工具，即可實現(xiàn)對調(diào)整螺母的微調(diào)，調(diào)整快捷高效；

(2)壓下螺母和調(diào)整螺母外側(cè)圓周方向均設有多個矩形凹槽，通過調(diào)整螺母與壓下螺母外側(cè)的矩形凹槽，只需轉(zhuǎn)動很小的角度就能實現(xiàn)，能夠保證調(diào)整后的A值更加精確；

(3)高彈體緩沖墊作為平衡元件，加載后彈性變形大，減震和緩沖性能好，抗斷裂性和抗疲勞性優(yōu)于碟簧，使用壽命長；采用半分體結(jié)構(gòu)型式，更換時不需將壓下裝置吊走，安拆和檢修方便；

(4)端蓋的上端面為平整結(jié)構(gòu)型式，無需加工為階梯狀和匹配相應數(shù)量的銷孔，端蓋厚度和拉桿長度均相應縮短，節(jié)省了設備投入成本。