三辊卷板机的优化研究

2018-01-03李志强李继奎谷德虎

设备管理与维修 2017年10期

关键词：三辊铜套轴套

李林，张耀，沈翔，李志强，李继奎，谷德虎

（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东青岛 266520）

三辊卷板机的优化研究

李林，张耀，沈翔，李志强，李继奎，谷德虎

（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东青岛 266520）

分析和研究三辊卷板机加工质量低下问题，对易损的轴套润滑系统和减速箱保护装置进行优化改造，确保轴承部位有足够、连续的润滑，延长装置使用寿命。

三辊卷板机；轴套；润滑；电路

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.41

0 前言

海洋石油工程（青岛）有限公司承担海上石油平台组块和导管架的建造工作，导管架拉筋和组块拉筋等结构管件均由钢板下料卷制接长。三辊卷板机是制管工作的核心设备，主要用于金属板材的弯曲成形，可卷制圆形、弧形钢板工件。由于承接的制管作业中涉及小管径、薄壁厚的结构管数量巨大，且制管作业施工周期长、强度大，导致三辊卷板机一直满负荷作业，卷板机的维修保养成本增加。

1 三辊卷板机使用现状及问题

三辊卷板机由上辊及上辊位置检测、下辊、托辊调整及检测、主传动、平衡、润滑、送料装置等组成。其中，上辊装置用来提供卷制板材的加压力，承受较大载荷。目前，三辊卷板机主要存在3个问题。

（1）上辊自润滑轴套不能适应制管车间长期、高强度的卷制工作，再加上轴套频繁磨损上辊轴颈，严重影响滚轴使用寿命。

（2）三辊卷板机电机功率大、负载也较大，运转期间电机正反转接触器的触点经常烧坏，齿轮箱内齿轮和传动皮带经常损坏。

（3）三辊卷板机日常维修保养工作占用车间吊车、人力资源，成本较大，配件费用高、到货周期长，对影响正常生产。同时，拆卸保养时需要频繁吊装配合作业，存在一定安全隐患。

2 优化方案

为了弥补原有卷板机的设计缺陷，避免频繁维修及安全隐患，在保证设备原有功能的基础上，对易损的轴套润滑系统和减速箱保护装置进行优化改造，确保轴承部位有足够、连续的润滑。

2.1 卷板机轴套的优化

三辊卷板机的固定侧轴承座，原有卷板机轴套由免润滑复合套（厚度仅2.5 mm）和1个铁套（厚20 mm）组成（图 1）。

图1 固定侧轴套润滑情况

（1）改变原有钢套外加装铜套的设计，取消钢套，保护辊轴颈耐磨不损坏，选择厚壁黄铜轴套加工，在新套上加工双曲线储油槽以及油道，在轴套安装座上加工相对应的油道，并在注油孔上加工M10的螺纹来连接润滑管线（图1～图 3）。

图2 固定侧铜套加工

图3 固定侧轴承座加工

（2）翻倒侧轴承套与固定侧轴承座铜套相同，将铜套设计为厚壁铜套，只在内壁上加工油道和双曲线储油槽。外壁的加油孔与轴承套的加油窗相对应。固定侧轴承座底部的7点位置加工出润滑油道，孔并安装黄油嘴。润滑油道孔与铜套的油道相同，在一个位置上加油就可将润滑油充满铜套内腔。翻倒侧轴承套上加工出加油窗，便于在不拆除翻倒侧轴承套的情况下，对铜套加注润滑油（图4、图5）。

图4 翻倒侧铜套

图5 翻倒侧轴承座

（3）将轴承更换为适合低速、重载、高压环境的青铜轴承，减少对上辊的磨损。

2.2 增装自动润滑油泵

在三辊卷板机固定侧增加自动润滑油泵，并加装控制装置，由黄油泵定时定量的对轴套自动注油（图6、图7）。

图6 增设润滑油泵

图7 油泵控制装置

为使润滑油脂顺利输送到润滑部位，对轴承及轴套也进行了必要的油路改造。

2.3 设计安装旋转探测器

设计安装旋转探测器，可以准确判断电机的旋转和停止状态。旋转探测器以磁钢的S极作为检测体，安装在电机输出轴的末端，旋转探测器固定在输出轴末端的端盖上，探测器的电源取自卷板机自身的24 V直流电源。

2.4 修复上辊损坏面

上辊参数：上辊（换辊）1件，图号JCNC630 30.14-2，材料42CrMo，外轮廓尺寸340 mm×5424 mm，修复部位mm；修复长度（290+54）mm；表面粗糙度 Ra=3.2 μm；硬度 40～48 HRC；重量 3150 kg。

对三辊卷板机的上辊损坏面进行了修复（图8）。修复时采用焊补工艺，具体修复步骤：

（1）车床上中心架子按辊身、辊颈为基准找正，修两端中心孔。

（2）顶两端中心孔，将磨损面修平（单面小于原尺寸1～2 mm）。

（3）进炉加热至所需温度（单炉加热）——按热处理工艺。

（4）带温补焊至单面大于原尺寸1～2 mm（使用原材料焊条）——按焊接工艺执行。然后按图纸尺寸进行加工后对修复面进行渗氮处理，以达到40～48 HRC要求。（为了防止42CrMo焊接时和焊接后产生热、冷裂纹，要将母体材料加热到400℃左右进行焊接，且焊后应立即按热处理工艺加热至所需温度（单炉加热）进行整体550～600℃进炉去应力退火，以消除应力，并随炉冷却至工艺要求温度出炉）。

（5）焊补程序完成后，车床上中心架按原辊身、辊颈为基准找正，修两端中心孔后将焊接表面车至原尺寸+（单面留0.5 mm磨量）。

（6）上磨床，托辊托住原辊身或辊颈找正，将磨损面磨至原尺寸，并保证修磨面与原辊身同轴度（或顶中心孔）。

此外，本次改造还增设了零速检测保护装置，解决了接触器、齿轮箱、皮带寿命短，不易维修，配件加工生产周期长等难题。

图8 上辊

3 三辊卷板机性能验证

通过优化改造，三辊卷板机在车间使用一年多，各项指标都达到要求，实现了降本增效的目的（图9）。同时，还解决了接触器、齿轮箱、皮带寿命短，不易维修，配件加工生产周期长等问题。例如：三辊卷板机的保养周期由原来的每周1次改为每月1次，保养时间由原来的24 h变为10 min，不仅免除了反复维修的工作，还避免了每半年都需要维修周期，维修成本大大降低；检测系统采用一体集成化结构，免设置，调试安装简单，采用非接触探测器无运动部件，无磨损，安全寿命长，维护费用较低。

优化研究装置调试安装简单，在测试使用过程中各项指标都达到要求。节省人力物力，设备安全使用寿命延长，达到了降本增效的目的。

4 结论

针对公司三辊卷板机加工质量低下问题进行了分析和研究，并提出了升级方案。优化三辊卷板机的设计，在一定程度提升级了设备能力，管件卷制成形问题得到解决。就本设备而言，大大降低了维修成本，使用率提高。同时，零速检测保护装置可应用于惯性较大、需要反车保护的设备，可有效保护设备的机械部分和电气部分，为同类设备的优化改造提供有价值的参考依据。