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[摘 要]通过分析、研究舞钢4100mm轧机主传动机构“十字包”的使用与维护，能够延长十字包的使用周期，提高了生产安全系数，降低了成本。
[关键词]宽厚板轧机、主传动机构、十字包、使用周期
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0045-01
“十字包”是舞钢4100mm宽厚板轧机主传动机构的主要部件，长度1180mm，回转直径φ1000mm，总质量5528kg，安装在传动轴的两端，分别连接着主电机和传动轴、工作辊和传动轴，起传递轧制动力的作用。轧机工作时，受强扭矩的作用，主传动机构中的“十字包”最容易疲劳损坏，一旦出现故障，就需要停产检修并更换。因此，十字包的使用与维护对轧钢厂的生产影响很大。经过多年的点检与维护及不断的吸取经验教训，我们总结了一套宽厚板轧机十字包的点检与维护的经验，延长了十字包的使用周期。
一、十字包介绍
1. 十字包的结构
十字包总成：叉头、十字轴、轴承、定位环、密封、压盖、卡簧、油杯等。十字轴是十字包的关键件，采用优质合金结构钢锻件，经多种热处理、机加工制成。
2. 十字包的相关参数：
1）扭矩
扭矩是表明十字包传递能力的重要参数，按不同的定义，在设计过程中，可以分为如下几种：
理论扭矩 是轧机设计时十字包所传递的扭矩，我厂的十字包理论扭矩为1492 kNm；
设计扭矩Md 是根据十字包相关件承载能力经计算得出的，通常称为样本扭矩或最大计算扭矩，我厂的十字包设计扭矩为4103 kNm（2.75倍过载）。
极限扭矩ML 是传动轴在折角为零的状态下，发生破坏的最大静扭矩极限。
最大扭矩Mm 是传动轴在不产生永久变形的情况下所能传递的最大扭矩，我厂的十字包最大扭矩为6330kNm。
疲劳扭矩Mdw 是传动轴在一定的寿命要求下所能承受的持续交变载荷的能力，我厂的十字包疲劳转矩为3730kNm（2.5倍过载）。
他们的关系需符合：ML>Mm>Md>Mdw
2）十字包折角
传动轴运行的平稳性取决于传动轴的折角、传动速度和中间连接轴的惯量等因素。对于大扭矩、高转速条件下运行的传动轴，其双接传动轴中输入、输出轴折角的差异应有所限制，一般介于1°—1.5°之间，否则，对传动轴的运行和寿命将产生很大影响。我厂十字包工作倾角为1.3°至 4.1°，换辊时候最大倾斜角为5°；
3）十字包的传动速度除了短而刚性大的传动轴以外，对一般具有一定长度而且速度较高的轴，除了考虑其运转的平稳性以外，我们还必须考虑其运转的稳定性。
3. 相对于滑块式连接轴，十字包的优点：
1）传动效率高，运行平稳，噪声小。由于采用滚动轴承，所以摩擦损失小，滚动轴承的间隙小，接轴的冲击和振动显著减小；
2）润滑条件好。用润滑脂润滑易密封，耗油量少，十字包本身具有一定的密封性，可以很好的存储润滑脂；
3）根据回转直径的大小，十字包已趋于标准化，对于维修、更换以及修复都可以模块式管理；
4）性能特性、传动效率、节约成本、维护保养等方面都具有积极的进步意义；
二、十字包劣化原因、现象：
1. 轧机主传动系统经常发生扭震，轧件、轧辊和机架的垂直方向及轴向震动，其中扭震是最主要的震动形式。若轧制工艺参数设置不合理，往往使得主传动系统的扭转震动比较剧烈，导致在钢坯咬入及抛出的瞬间产生很大的冲击，使轧机扭矩放大系数异常。相位角也会造成扭震现象的产生。同时，相位角也会产生传动误差，降低传动精度。
2. 扭震产生的原因：在轧制过程中，轧辊会咬钢、抛钢、发生制动或因为外界因素轧辊转速发生突变时，在这些情况下，作用在主传动系统上的外载荷就会发生突变，原本转矩平衡的主传动系统就会失衡，连接轴上的转矩发生转变，系统随之产生扭震。
3. 当系统中的主电机调速不稳时，传递到十字包上的转矩变化，同样会产生扭震；
4. 轧辊在轧制过程中打滑，造成系统的载荷突变，这样也会产生振动，此时的震动成为自激振动，不过这种振动形式是发散的，一次在轧制过程中，轧机的咬钢、轧制以及抛钢速度不能过大；
5. 传动轴两端的十字包安装方向不一样。如果精轧机两端的十字包叉头方向安装不一致，在传递扭矩时会产生一个相位角，这个相位角的存在也会引起扭震。因此要求我们在更换十字包时，传动轴两端的十字包叉头方向一定要一致，避免扭震的产生；
6. 十字包压盖螺栓松动：目前我厂的十字包由三家单位供货，分别是voith、泰尔重工、昆山荣星。十字包将压盖螺栓改为8支M24×40，经过改进，十字包的使用周期有了大幅度的提高；
7. 转动时十字包两叉头速度不一致，被动叉头比主动叉头稍慢一步，这一点需要仔细的观察，需要有一定经验的点检员观察。如果出现这样的情况，说明十字包轴承间隙变大，轴承磨损严重或者轴承内部出现损坏，需要尽快安排更换十字包；
8. 正常情况下十字包排出的润滑油为乳白色，润滑油偏稀，如果排出的润滑油颜色为灰白色，用手指搓一下排出的润滑油，能够明显的感觉到油里面有铁粉。如果出现这种情况，说明十字包内部轴承出现了明显的且较为均匀的磨损，十字包已经接近更换周期，这个现象不是突然出现的，而是十字包使用到一定期限后，内部正常的磨损才出现的；
9. 咬钢或者抛钢的时候十字包内部有异响：这种情况只能在十字包安装在电机端的时候发现。因为安装在辊端的十字包靠近轧机，轧钢时产生的声音比较大，位置也受到很大的限制，因此辊端的十字包没法通过声音判断，只能判断电机端的十字包。如果出現异响，这种异响一般为金属挤压的声音，这说明十字包轴承滚动体出现了异常；
10.连接螺栓断裂，这种情况很少出现。因为十字包与传动轴连接的螺栓较多，安装时预紧力的大小不同就会造成预紧力特别大的螺栓断裂，在安装十字包的时候一定要注意液压泵的压力。
三、针对不同问题制定不同的点检方法并采取措施
1. 一定要树立“任何事故都有征兆”的想法，首先从思想上反对“事故难免论”，只有思想上改变了，行动才有所收获。
2. 十字包上机前紧固十字包轴承压盖连接螺栓，并加焊放松。定期检查放松是否开焊失效，同时也要认真检查螺栓是否断裂
3. 辊端每周电机端每月加注润滑油，并观察排除的润滑油是否正常；
4. 定期观察十字包在启动或者停止的瞬间是否抖动，可以定三个标准：确定不抖动、不确定抖动、确定抖动。确定不抖动可以适当延长点检周期，不确定抖动可以保持或者适当延长点检周期，确定抖动时一定要缩短点检周期，一旦发现抖动现象严重，就需要组织检修更换。
5. 摈弃“进口件质量好国产件质量差”的观念。随着国内制造业整体及技术水平的提高，国产的十字包在我们的精心呵护下，在使用寿命上，一定能够赶超进口件，我们一定要树立这样的观念，不能因为让“国产件”成为事故的最终承担者。
6. 风险与利益共存。十字包生产厂家为了安全起见，降低本身承担的风险，给出的理论也就是设计寿命会远低于实际寿命，因此，在使用十字包的过程中，需要不断摸索十字包的实际使用极限寿命，总结出合适的实际使用寿命。既不提前更换造成浪费，也不无限制的使用引起设备事故。
四、结束语
现阶段，相对于发达国家，我国的重型机械装备制造技术整体水平还比较落后，引进发达国家的制造技术是关键，舞钢4100mm宽厚板轧线作为国内为数不多的全套引进发达国家的技术，尤其是传动机构，比如，十字包、安全联轴器等，这些机构的设计、使用理念远超出国内技术水平。我们在使用、维护、检修这些关键件的同时，也要不断提高我们自身的点检维护技术水平，紧随甚至赶超发达国家的点检维护水平，延长十字包的使用寿命，适应钢铁行业降成本创效益的市场行情，唯有这样，我们才能实实在在的把成本降下来。
[关键词]宽厚板轧机、主传动机构、十字包、使用周期
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0045-01
“十字包”是舞钢4100mm宽厚板轧机主传动机构的主要部件，长度1180mm，回转直径φ1000mm，总质量5528kg，安装在传动轴的两端，分别连接着主电机和传动轴、工作辊和传动轴，起传递轧制动力的作用。轧机工作时，受强扭矩的作用，主传动机构中的“十字包”最容易疲劳损坏，一旦出现故障，就需要停产检修并更换。因此，十字包的使用与维护对轧钢厂的生产影响很大。经过多年的点检与维护及不断的吸取经验教训，我们总结了一套宽厚板轧机十字包的点检与维护的经验，延长了十字包的使用周期。
一、十字包介绍
1. 十字包的结构
十字包总成：叉头、十字轴、轴承、定位环、密封、压盖、卡簧、油杯等。十字轴是十字包的关键件，采用优质合金结构钢锻件，经多种热处理、机加工制成。
2. 十字包的相关参数：
1）扭矩
扭矩是表明十字包传递能力的重要参数，按不同的定义，在设计过程中，可以分为如下几种：
理论扭矩 是轧机设计时十字包所传递的扭矩，我厂的十字包理论扭矩为1492 kNm；
设计扭矩Md 是根据十字包相关件承载能力经计算得出的，通常称为样本扭矩或最大计算扭矩，我厂的十字包设计扭矩为4103 kNm（2.75倍过载）。
极限扭矩ML 是传动轴在折角为零的状态下，发生破坏的最大静扭矩极限。
最大扭矩Mm 是传动轴在不产生永久变形的情况下所能传递的最大扭矩，我厂的十字包最大扭矩为6330kNm。
疲劳扭矩Mdw 是传动轴在一定的寿命要求下所能承受的持续交变载荷的能力，我厂的十字包疲劳转矩为3730kNm（2.5倍过载）。
他们的关系需符合：ML>Mm>Md>Mdw
2）十字包折角
传动轴运行的平稳性取决于传动轴的折角、传动速度和中间连接轴的惯量等因素。对于大扭矩、高转速条件下运行的传动轴，其双接传动轴中输入、输出轴折角的差异应有所限制，一般介于1°—1.5°之间，否则，对传动轴的运行和寿命将产生很大影响。我厂十字包工作倾角为1.3°至 4.1°，换辊时候最大倾斜角为5°；
3）十字包的传动速度除了短而刚性大的传动轴以外，对一般具有一定长度而且速度较高的轴，除了考虑其运转的平稳性以外，我们还必须考虑其运转的稳定性。
3. 相对于滑块式连接轴，十字包的优点：
1）传动效率高，运行平稳，噪声小。由于采用滚动轴承，所以摩擦损失小，滚动轴承的间隙小，接轴的冲击和振动显著减小；
2）润滑条件好。用润滑脂润滑易密封，耗油量少，十字包本身具有一定的密封性，可以很好的存储润滑脂；
3）根据回转直径的大小，十字包已趋于标准化，对于维修、更换以及修复都可以模块式管理；
4）性能特性、传动效率、节约成本、维护保养等方面都具有积极的进步意义；
二、十字包劣化原因、现象：
1. 轧机主传动系统经常发生扭震，轧件、轧辊和机架的垂直方向及轴向震动，其中扭震是最主要的震动形式。若轧制工艺参数设置不合理，往往使得主传动系统的扭转震动比较剧烈，导致在钢坯咬入及抛出的瞬间产生很大的冲击，使轧机扭矩放大系数异常。相位角也会造成扭震现象的产生。同时，相位角也会产生传动误差，降低传动精度。
2. 扭震产生的原因：在轧制过程中，轧辊会咬钢、抛钢、发生制动或因为外界因素轧辊转速发生突变时，在这些情况下，作用在主传动系统上的外载荷就会发生突变，原本转矩平衡的主传动系统就会失衡，连接轴上的转矩发生转变，系统随之产生扭震。
3. 当系统中的主电机调速不稳时，传递到十字包上的转矩变化，同样会产生扭震；
4. 轧辊在轧制过程中打滑，造成系统的载荷突变，这样也会产生振动，此时的震动成为自激振动，不过这种振动形式是发散的，一次在轧制过程中，轧机的咬钢、轧制以及抛钢速度不能过大；
5. 传动轴两端的十字包安装方向不一样。如果精轧机两端的十字包叉头方向安装不一致，在传递扭矩时会产生一个相位角，这个相位角的存在也会引起扭震。因此要求我们在更换十字包时，传动轴两端的十字包叉头方向一定要一致，避免扭震的产生；
6. 十字包压盖螺栓松动：目前我厂的十字包由三家单位供货，分别是voith、泰尔重工、昆山荣星。十字包将压盖螺栓改为8支M24×40，经过改进，十字包的使用周期有了大幅度的提高；
7. 转动时十字包两叉头速度不一致，被动叉头比主动叉头稍慢一步，这一点需要仔细的观察，需要有一定经验的点检员观察。如果出现这样的情况，说明十字包轴承间隙变大，轴承磨损严重或者轴承内部出现损坏，需要尽快安排更换十字包；
8. 正常情况下十字包排出的润滑油为乳白色，润滑油偏稀，如果排出的润滑油颜色为灰白色，用手指搓一下排出的润滑油，能够明显的感觉到油里面有铁粉。如果出现这种情况，说明十字包内部轴承出现了明显的且较为均匀的磨损，十字包已经接近更换周期，这个现象不是突然出现的，而是十字包使用到一定期限后，内部正常的磨损才出现的；
9. 咬钢或者抛钢的时候十字包内部有异响：这种情况只能在十字包安装在电机端的时候发现。因为安装在辊端的十字包靠近轧机，轧钢时产生的声音比较大，位置也受到很大的限制，因此辊端的十字包没法通过声音判断，只能判断电机端的十字包。如果出現异响，这种异响一般为金属挤压的声音，这说明十字包轴承滚动体出现了异常；
10.连接螺栓断裂，这种情况很少出现。因为十字包与传动轴连接的螺栓较多，安装时预紧力的大小不同就会造成预紧力特别大的螺栓断裂，在安装十字包的时候一定要注意液压泵的压力。
三、针对不同问题制定不同的点检方法并采取措施
1. 一定要树立“任何事故都有征兆”的想法，首先从思想上反对“事故难免论”，只有思想上改变了，行动才有所收获。
2. 十字包上机前紧固十字包轴承压盖连接螺栓，并加焊放松。定期检查放松是否开焊失效，同时也要认真检查螺栓是否断裂
3. 辊端每周电机端每月加注润滑油，并观察排除的润滑油是否正常；
4. 定期观察十字包在启动或者停止的瞬间是否抖动，可以定三个标准：确定不抖动、不确定抖动、确定抖动。确定不抖动可以适当延长点检周期，不确定抖动可以保持或者适当延长点检周期，确定抖动时一定要缩短点检周期，一旦发现抖动现象严重，就需要组织检修更换。
5. 摈弃“进口件质量好国产件质量差”的观念。随着国内制造业整体及技术水平的提高，国产的十字包在我们的精心呵护下，在使用寿命上，一定能够赶超进口件，我们一定要树立这样的观念，不能因为让“国产件”成为事故的最终承担者。
6. 风险与利益共存。十字包生产厂家为了安全起见，降低本身承担的风险，给出的理论也就是设计寿命会远低于实际寿命，因此，在使用十字包的过程中，需要不断摸索十字包的实际使用极限寿命，总结出合适的实际使用寿命。既不提前更换造成浪费，也不无限制的使用引起设备事故。
四、结束语
现阶段，相对于发达国家，我国的重型机械装备制造技术整体水平还比较落后，引进发达国家的制造技术是关键，舞钢4100mm宽厚板轧线作为国内为数不多的全套引进发达国家的技术，尤其是传动机构，比如，十字包、安全联轴器等，这些机构的设计、使用理念远超出国内技术水平。我们在使用、维护、检修这些关键件的同时，也要不断提高我们自身的点检维护技术水平，紧随甚至赶超发达国家的点检维护水平，延长十字包的使用寿命，适应钢铁行业降成本创效益的市场行情，唯有这样，我们才能实实在在的把成本降下来。