矯正機骨架密封安裝工藝研究

李星星

（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）

0 引言

支承輥裝配為矯正機的核心部件，其裝配精度和工作狀態直接影響工作輥的運行狀態及矯直機的整體精度，經數據分析結果發現，支承輥軸承潤滑系統的效果直接影響到其使用周期及矯直精度，支承輥軸承處為旋轉密封，通過透蓋上的骨架密封來達到其密封效果，因此制定正確的骨架密封裝配工藝是保證密封效果的重要保證[1]。1 臺矯直機有數量眾多的支撐輥，其軸承蓋骨架密封的安裝直接影響后期支撐輥軸承潤滑效果，如發現骨架密封損壞無法保證壓力，則需將軸承拆下來才能更換內側骨架密封，由于此處軸承多為緊配合，拆卸軸承需專用工裝且費時費力，現有的裝配方法是找一個1/6 圓弧片，通過來回繞一周錘擊的方式將骨架密封壓入軸承蓋，此方法工作效率低，且骨架密封的骨架極容易收到不均勻的錘擊力而影響密封效果，嚴重的可能導致報廢，無法使用。查閱相關資料發現，骨架密封的安裝只有注意事項，沒有成熟完整的工裝可供參考，骨架密封裝配時只能通過壓緊力緩慢裝配到位，不能使用錘擊力進行裝配，因此需要設計一套簡易工裝，既能保證裝配精度，又能提高裝配效率，提高產品合格率。

1 支承輥結構及功能

1.1 矯正機概述

板材矯平是板材軋鋼生成流程的重要工藝過程，根據不同工藝特性的板材對應有不同種類的矯直機，包括預矯正機、熱矯正機、溫矯正機、冷矯正機等，矯正機的工作原理是通過電機減速機帶動平行交錯的上下兩排矯直輥旋轉，對鋼板進行反復的交替塑性變形，使鋼板達到預定的平整度及消除應力的作用。輥系（如圖1 所示）如作為矯正機的核心部件，對最終的矯直效果有決定性作用，因此輥系的精度直接決定了整個矯正機的設備精度，支承輥作為輥系的核心部件，其機械性能、裝配精度及工作狀態直接決定了輥系工作輥的精度及整個輥系的使用狀態，因此制定合理的支承輥裝配工藝是影響整個輥系正常運行的前提。

圖1 上輥系裝配圖（單位：mm）

1.2 支承輥部件及骨架密封主要結構及功能

支承輥部件（如圖2 所示）主要由支承輥、支承輥軸承座、軸承、透蓋、骨架密封等零件組成，支承輥為被動旋轉零件，主要由工作輥帶動其轉動，并將工作輥傳遞的載荷通過軸承座均勻的傳遞到機架底面上，確保工作輥工作裝配平穩。支承輥在工作狀態下需承受高載荷、高溫、高沖擊等惡劣工況，因此軸承部位需潤滑充分，保證支承輥部位轉動靈活，支承輥透蓋處通過骨架密封確保潤滑壓力，骨架密封的裝配精度及密封效果直接影響支承輥的運行狀態。

圖2 支承裝配圖及放大視圖（單位：mm）

支承輥部件的裝配順序首先需要將骨架密封壓入透蓋中，將透蓋套入支承輥兩端，然后熱裝軸承裝入支撐輥軸頭處，將帶有軸承的支承輥依次軸線豎直吊裝入軸承座中，將零一側軸承座吊裝入支承輥軸頭另一端，調整檢測精度后，將螺栓把緊（如圖3所示）。

圖3 支承輥部件的裝配

2 裝配難點及現有裝配方案

2.1 裝配難點及控制要求

現矯正機采用的骨架密封為DIN3760 標準系列密封（圖4 所示），內襯由鋼制骨架支撐，外層包裹特殊橡膠材料，唇邊為具有彈性的橡膠壓在支承輥的軸頭外圓處，確保裝配后再軸頭旋轉過程中密封良好。

圖4 DIN3760 骨架密封

由于骨架密封的外圈與透蓋將配合比較緊，因此在將骨架密封壓入透蓋對應止口過程中需施加較大的外力作用，才可以使密封裝配到位，但是力度過大容易使密封骨架發生變形而影響密封效果，且發生變形的骨架不容易在裝配時發現，等到整個部件裝配完成試壓時才能夠發現密封已經損害，此時需要將熱裝軸承全部拔下來才能更換新的骨架密封，熱裝軸承在拆卸二次重裝時已經破壞其原有的精度，無法完全復原到原來的狀態，在一定程度上有使用壽命縮短的風險，由此帶來的工期延誤及費用損失非常嚴重[2]。

2.2 傳統裝配方案及弊端

傳統裝配方法是通過自制的圓弧片將骨架密封通過錘擊的方式敲入對應止口處（圖5 所示）。首先制作簡易弧度圓片，此圓片圓弧段作用于骨架密封凹槽處，通過錘擊圓片端面對骨架密封進行壓緊。錘擊的裝配方式為局部對骨架密封圈進行壓緊，容易導致骨架密封支受力不均勻而產生變形，影響密封效果，且難以發現。由于骨架密封外圈與透蓋的配合較緊，需使用較大力量才可以壓緊密封圈，1 臺矯正機的骨架密封油上百件，因此傳統的裝配方法不但裝配損壞風險大，而且裝配效率低，并要求有一定熟練程度的工人才可以進行操作。

圖5 傳統骨架密封裝配方法

3 工藝攻關技術方案

通過統計近五年內矯正機的骨架密封及透蓋的尺寸規格，發現骨架密封主要采用DIN3760 軸密封AS200*230*15；及DIN3760 軸密封AS170*200*15，這兩種規格其可以占到所有骨架密封的80%以上（合作制造的除外），因此指定的裝配工藝方案應具有普遍適用性，降低生產成本。查閱相關的資料文獻，確認骨架密封的裝配需保證骨架支撐架均勻受力，并緩慢的施加壓力將密封壓入透蓋中，不可采用不可控的沖擊力進行安裝，綜合分析以上結論，我們確認可以通過設計一種通用性較好的工裝，將骨架密封均勻壓入透蓋止口中，并且在壓入過程中需均勻緩慢的受力，并且操作過程需能裸眼監控，留有相應的觀察孔。工裝應該簡單便捷并且保證非熟練工人可以在沒人指導情況下獨立操作，裝配的效率要高。

4 工裝設計

4.1 工裝設計原理及介紹（圖6 所示）

圖6 工裝設計圖

序號1 手柄與序號2 壓桿組成1 套四連桿機構，分析計算壓桿與手柄的運動軌跡，確定其四連桿的有效長度，序號8 透蓋通過底面與框架底座貼合，通過調整頂絲塊5 的長度（3 處）保證透蓋中心線與壓蓋重合，序號6 定向導套用于定位骨架密封中心與透蓋中心重合，其內側止口與透蓋止口對應同心且配合，序號4 壓蓋通過壓骨架密封支撐架槽底將密封緩緩均勻壓入透蓋中，且壓蓋上留有觀察口，可以觀察骨架密封的裝配過程中的狀態，而且起到減重的目的。

4.2 工裝使用方法介紹（如圖7 所示）

圖7 工裝使用方法圖

裝配前準備：將透蓋、定向導套、骨架密封依次放在預定位置。將定向導套通過止口配合裝入透蓋對應止口處。將骨架密封放入定向導套內孔處（骨架密封外圓處需涂抹油脂）。將透蓋平推入框架內，通過調整頂絲塊的位置，保證骨架密封中心與透蓋中心重合，并鎖緊頂絲螺母（頂絲塊的位置只需首件調整，后續透蓋直接放置與首件調整好的頂絲塊處即可）。通過手柄緩慢將壓蓋端面壓入骨架密封內凹槽內。繼續緩慢壓手柄，將骨架密封壓到透蓋對應止口處，并在壓緊過程中不斷觀察其壓入情況。

5 關鍵技術及創新點

1）定位方式可以保證不同規格的透蓋進行骨架密封的安裝，通過調整相應頂絲即可。

2）壓蓋頂部留有觀察口，既起到觀察裝配情況，也可起到減輕質量的作用.

3）動力機構為傳統的曲柄滑塊機構，結構簡單，可靠穩定。

4）通過制作3 套左右壓蓋與定向導套備件即可滿足90%左右矯正機的使用裝配（合作制造的除外）。

5）壓蓋對骨架密封的壓力均勻且平衡，防止了骨架密封的變形，保證了裝配質量要求，通用性強。

6）機械結構簡單，容易操作，且效率高，降低勞動強度。