大型轧辊轴承座拆装系统的研制

　　摘　要：介绍大型轧辊轴承座拆装系统，分析了系统设计过程中的技术难点，确定了系统的主要性能参数。该系统取代原始的运用吊车完成轧辊轴承座拆装的作业方式，实现轧辊轴承座的高效、可靠、安全的拆卸与安装。该系统已在轧钢生产、有色金属加工的大型企业投入使用，得到用户好评，具有较好的推广应用前景。
　　关键词：轧辊；轴承座；性能参数；拆装系统
　　1　引言
　　轧辊轴承座轴承运行状况是影响轧制产品质量的重要因素，因此轴承座必须定时、快速拆卸下来，以便检测、检修、更换轴承。同时将检修好的轴承座还要再安装到轧辊上。
　　目前，大型轧辊轴承座的拆卸和安装工作靠行车来实现。由于受到轧辊和轴承座自身重量大，轴承与轧辊装配精度高，轴承和轧辊不宜对中，行车稳定性差、摆动大^[2，3]等因素制约。采用行车的作业方式将会导致拆卸和安装作业非常困难，并具有如下的缺陷：一是操作麻烦、费力、费时、工作效率低、工人劳动强度大；二是容易发生机械卡住，即便把轧辊本身吊起，也不能拆卸，同时轧辊的辊颈还容易被刮伤；三是安全可靠性差，存在隐患。综合以上因素以及市场需求，课题组研制了一套大型轧辊轴承座拆装系统，实现了轴承座的高效、可靠、安全的拆卸与安装。
　　2　系统设计方案
　　如图1所示为轧辊轴承座拆装系统平面布置图。系统由轧辊“V”型支撑、拆装装置、悬臂起重机、液压系统、电气控制系统等组成。“V”型支撑用于支撑待拆卸和安装轴承座的工作辊和支撑辊。“V”型支撑与轧辊的接触表面设计有保护垫，避免刮伤轧辊。按现场生产及工艺要求，在“V”型支撑上沿Y方向布置了2个支撑辊工位和8个工作辊工位。在“V”型支撑平台两侧对称布置有2套拆装装置，用于同时或单独完成“V”型支撑上不同工位的轴承座的拆卸和安装。分别独立的液压系统和操作台放置在左、右拆装装置上，可随拆装装置的大车运动。电控柜与拆卸装置的电源和信号线连接通过拖链实现。轴承座上的零部件用悬臂吊车来起吊，不用占用生产车间的行车。

图1 轧辊轴承座拆装系统平面布置图

　　3　拆装装置设计
　　3.1 拆装装置工作原理

图2 拆装装置结构图
1.大车车体；2.大车驱动装置；3.小车装置；4.升降系统；5.轧辊及轴承座；6.“V”型支撑

　　拆装装置主要包括大车装置、小车装置、升降系统等，其中的小车装置、升降系统均布置在大车上。拆卸步骤如下：首先，拆装装置在变频电机驱动下沿Y方向可移动到任何一处指定的拆装工位，并制动、锁死。此时拆装装置的拆装中心线与放在“V”型支撑平台上的轧辊轴线位于同一垂直平面内（Y方向重合）。接着，小车装置在液压缸的驱动下沿拆装中心线完成沿X轴正向运动，此时升降系统位于待拆装的轴承座正下方（X方向重合）。然后，位于小车装置上的升降系统的升降台在升降油缸带动下完成沿Z轴正向运动，此时，升降台上表面与待拆卸的轴承座底面接触和升降台托起轴承座，并使轴承座轴承轴线与轧辊轴线重合，即保证轴承与轧辊轴颈四周间隙均匀（Z方向重合）。Z后，在小车装置液压缸的驱动下，小车装置、升降系统以及其上的轴承座整体沿X轴负方向运动，轴承座脱离轧辊，接着升降台下降，通过行车将轴承座吊走，完成整个拆卸工作。反之，实现轴承座安装任务。
　　3.2 拆装装置技术要点分析
　　轧辊轴承座拆装系统的总体方案确定后，在详细设计过程中，需要综合考虑各种因素的影响，使系统满足现场工艺要求——轧辊轴承座拆装系统能够拆装各种类型、规格的轴承座。
　　轧辊分为工作辊和支撑辊，辊身直径和长度、轴颈长度不同。具体到某种类型的轧辊，其辊身直径是在Z小值和Z大值之间变化的。工作辊和支撑辊轧辊轴承座的重量、外形结构形式、轴承座中心高度不同以及处于自然位置其底面与升降台上表面的初始高度也不同，如表1所示为轧辊轴承座的相关技术参数表。以上因素中主要考虑辊身直径、轴承座中心高度因素对升降台上表面初始高度和升降油缸的行程的影响以及辊身总长度对小车装置移动的影响。

表1 轧辊轴承座的相关技术参数表

　　轴承座的拆装是靠拆卸装置三个方向的运动来实现的，其中Z方向对中精度要求Z高。大车装置采用变频电机集中驱动，保证了运行同步，且运行速度可调。在接近预定拆装位置，大车装置低速运行且与光电传感器配合实现Y方向对中。小车装置安装有行程开关实现X方向对中。升降系统也安装有位置可调的行程开关以实现Z方向对中。在电气控制方面，设计了延时和点动功能，适应了快速、准确的对中要求。
　　升降系统的升降台在升降油缸作用下可沿箱型导轨向上运动，向下运动依靠升降台自身重量。当轧辊轴承座拆装系统出现对中误差时，升降台将受到偏心载荷作用。加之导轨磨损、加工误差造成升降台与固定导轨之间的间隙增大。以上两个因素将导致升降台不能下降，出现机械卡死。另外，在升降台处于Z大工作行程时，注意控制升降台伸出长度与受导轨约束长度的比值。
　　4　系统主要性能参数
　　如表2所示为系统主要参数表。

表2 系统主要参数表

　　5　结束语
　　大型轧辊轴承座拆装系统是机电液一体化技术综合应用的产品，取代了原始的运用吊车完成轧辊轴承座拆装的作业方式，具有拆装效率高、拆装平稳、安全可靠等特点。该系统已在轧钢生产、有色金属加工的大型企业投入使用，得到用户好评。
　　参考文献：
　　[1]李世蓉.支撑辊拆装机液压系统的设计.现代机械,2005(5):24~25
　　[2]孟益民.精轧工作辊轴承箱拆装机的设计与改进.重型机械科技,2000(4)
　　[3]黄华清.轧钢机械.北京:冶金工业出版社,2004
　　[4]胡宗武,顾迪民编著.起重机设计计算.北京:北京科学技术出版社,1987
　　[5]成大先.机械设计手册第四版(1,2,3,4,5).北京:化学工业出版社,2003