轧机拉杆螺纹间隙消除装置及结构改进

马江涛

(大连华锐重工集团股份有限公司，辽宁 大连 116013)

0 前言

轧机拉杆螺纹间隙消除装置用于在轧机空载状态下，消除轧机上工作辊轴径部位存在的装配间隙，避免因上工作辊自重引起的弹跳，通过调整机构将上工作辊弹跳量控制在合理区间范围内，以此来提升轧制稳定性。拉杆螺纹间隙消除装置通常依靠平衡元件如弹性阻尼体：包括拉杆、上下调节螺母、传动机构、上下轧辊轴承座及弹簧组等设定预紧平衡力，通过平衡元件的弹性伸缩，消除拉杆与调节螺母之间的螺纹间隙，最终减小轧制时螺纹间隙对上工作辊产生的弹跳，达到提升轧制稳定性和轧制精度的目的。

1 设备组成及结构特点

轧机拉杆螺纹间隙消除装置常采用多对碟簧组形成平衡元件，以此来消除拉杆的螺纹间隙，其主要由碟簧组、碟簧销、连接销、调整螺母、压下螺母、端盖、拉杆等部分组成,如图1所示。

图1 拉杆螺纹间隙消除装置示意图

装置局部示意如图2所示，碟簧组套在碟簧销上，碟簧销安装在调整螺母的螺纹孔内，连接销下端穿过压下螺母和调整螺母，且连接销上端穿入端盖的销孔，当拉杆转动时，压下螺母和调整螺母不随拉杆相对转动。

图2 拉杆螺纹间隙消除装置局部示意图

2 故障及原因分析

在轧制过程中，轧辊开口度不断变化，且轧机振动性大，平衡元件收缩调整频繁，易产生疲劳受损或失效，影响平衡元件的使用寿命，导致拉杆和压下螺母之间的螺纹间隙无法消除，增加了上工作辊的弹跳量，影响了轧制精度, 具体表现在：

(1)连接销穿进调整螺母和压下螺母，检修时需将环形断面上的所有碟簧销和连接销都取出后，才能进行后续的调整工作；待调整工作完成后，再依次将碟簧销和连接销回装，劳动强度高，调整难度大。

(2)连接销穿进压下螺母和调整螺母，装配时需转动调整螺母，确保调整螺母的所有孔与压下螺母的相应孔逐个对准，受结构及孔径的限制，操作要求高，调整精度差。

(3)碟簧组套装在碟簧销上，任何一组碟簧的损坏，都会影响平衡元件的整体受力，进而影响螺纹间隙消除效果；需将上方的压下装置整体吊走后，才能更换新的碟簧，且单个碟簧组都是多片碟簧叠加而成，更换工作量大，拆装效率低。

(4)端盖为阶梯状结构，其断面需贯穿加工多个销孔，以匹配穿过碟簧销和连接销，结构复杂且加工难度大；此外，阶梯状结构需要较大厚度，相应拉杆长度也增大，设备成本投入增加。

鉴于传统技术的轧机拉杆螺纹间隙消除装置存在应用局限性，亟需研发新型结构来解决传统技术中碟簧损坏受力不均、设备调整精度低、拆装效率低等难点问题。

3 关键技术

3.1 拉杆螺纹间隙消除装置

改进技术的拉杆螺纹间隙消除装置如图3所示，主要由调整螺母、压下螺母、端盖、轴承座、O型圈、拉杆、螺钉、高弹体缓冲垫、球面垫等组成。

图3 改进技术的拉杆螺纹间隙消除装置

拉杆穿过轴承座内孔，轴承座内孔和拉杆之间设置有压下螺母和调整螺母，压下螺母和调整螺母通过内螺纹装配在拉杆的外螺纹上，调整螺母设置在压下螺母的上部，两者之间存在一定的间隙；端盖的上端面为平整结构型式，整体穿过拉杆；端盖下凸台与轴承座内孔的配合面用O型圈密封，端盖通过螺钉固定在轴承座顶部。球面垫穿过拉杆，其下平面与轴承座内孔的阶梯面接触；球面垫上方为压下螺母，二者之间通过精加工的凹凸球面进行配合，该球面配合使调整角度更加灵活，以保证轴承座适应轧制力要求，可提升轧机刚度和轧制精度。

3.2 高弹体缓冲垫

改进技术采用高弹体缓冲垫(回火聚氨酯橡胶加工而成)作为平衡元件,如图4所示，调整螺母的上方和端盖的下方边缘分别设有圆形的凸起Ⅰ和凸起Ⅱ，高弹体缓冲垫被压缩在凸起Ⅰ和凸起Ⅱ内侧。轧制过程中凸起Ⅰ和凸起Ⅱ，对高弹体缓冲垫起到限位作用，保证高弹体缓冲垫受力后不出现径向偏移位移。

图4 高弹体缓冲垫改进技术的局部示意图

高弹体缓冲垫采用半分体结构型式，成对组合为整体，当高弹体缓冲垫因损坏或失效需要更换时，可直接将新的半分体式高弹体缓冲垫安装在拉杆上，无需将拉杆上方的压下装置整体拆卸后吊走。该结构形式能够承受大冲击力，减震和缓冲性能好，抗断裂性能和抗疲劳性能优于碟簧组，使用寿命长，并且安装、拆卸和维护非常方便。

3.3 矩形凹槽与矩形扁头

压下螺母和调整螺母的外侧圆周方向均匀分布多个矩形凹槽Ⅰ、矩形凹槽Ⅱ,如图5所示。插销头部设有矩形扁头,如图6所示，矩形扁头的宽度需小于压下螺母的矩形凹槽Ⅰ和调整螺母的矩形凹槽Ⅱ的宽度。插销尾部设有挡圈，可定位卡住插销，保证其头部矩形扁头一直处于矩形凹槽Ⅰ和矩形凹槽Ⅱ内；插销尾部拧入螺栓，螺栓压紧垫圈，使垫圈紧贴轴承座。

图5 压下螺母和调整螺母改进技术的局部示意图

插销横向插入轴承座侧孔内,如图6所示，其头部的矩形扁头同时插入矩形凹槽Ⅰ和矩形凹槽Ⅱ内，对压下螺母和调整螺母起到限位作用，当拉杆发生转动时，避免了压下螺母和调整螺母随拉杆相对转动，只能沿轴承座垂直方向上下移动。

图6 插销头部改进技术的局部示意图

4 改进技术的螺纹间隙调整方法

调整拉杆螺纹间隙前，需在压下螺母、调整螺母、拉杆的螺纹处和压下螺母的凹球面、球面垫的凸球面等部位涂抹适量干油。

当轴承座中装入球面垫和拉杆后，将压下螺母穿入拉杆，旋转压下螺母使其凹球面和球面垫的凸球面接触；将调整螺母穿入拉杆，轻轻旋转调整螺母，使调整螺母的上端面、端盖与轴承座的接触面，期间的距离为一个定值A，定值A可用游标卡尺测得，此时压下螺母和调整螺母之间有一定的间隙(大于螺纹的间隙)。再用螺丝刀等工具，通过轴承座侧孔拨动压下螺母的矩形凹槽Ⅰ和调整螺母的矩形凹槽Ⅱ，微调压下螺母和调整螺母,确保定值A准确,如图7所示。

图7 改进技术的螺纹间隙消除调整方法

改进后的螺纹间隙消除装置及调整方法：①端盖的预紧力，使调整螺母的内螺纹向下运动，消除调整螺母和拉杆之间的螺纹间隙。②压缩高弹体缓冲垫产生的弹力，使压下螺母的内螺纹向上运动，消除压下螺母和拉杆之间的螺纹间隙。

将轴承座与调整螺母、压下螺母、拉杆作为一个整体，研究受力平衡：调整螺母与拉杆之间的作用力为F1，压下螺母与拉杆之间的作用力为F2，两个作用力F1、F2的大小相等、方向相反。在轧制过程中，当轴承座承受向上载荷时，轴承座内部没有间隙，整体刚度大，不会产生晃动现象，上工作辊弹跳小，轧制过程平稳。

5 结论

改进后的螺纹间隙消除装置及调整方法，能够快速可靠地消除拉杆的螺纹间隙，同时具有突出优点：

(1)在轴承座侧面横向设置一个插销，相对于传统技术的连接销结构，通过螺丝刀等工具，即可实现对调整螺母的微调，调整快捷高效；

(2)压下螺母和调整螺母外侧圆周方向均设有多个矩形凹槽，通过调整螺母与压下螺母外侧的矩形凹槽，只需转动很小的角度就能实现，能够保证调整后的A值更加精确；

(3)高弹体缓冲垫作为平衡元件，加载后弹性变形大，减震和缓冲性能好，抗断裂性和抗疲劳性优于碟簧，使用寿命长；采用半分体结构型式，更换时不需将压下装置吊走，安拆和检修方便；

(4)端盖的上端面为平整结构型式，无需加工为阶梯状和匹配相应数量的销孔，端盖厚度和拉杆长度均相应缩短，节省了设备投入成本。