齿接轴在精轧机中的应用研究

摘要

本文针对精轧机传动系统的核心部件——齿接轴展开系统性研究。通过分析XX钢厂F1-F7精轧机组实际应用案例，结合有限元仿真与现场测试数据，验证了齿接轴在传递大扭矩、补偿轴向偏移及提升轧制精度方面的技术优势。研究结果表明，优化后的渐开线齿形设计可使传动效率提升至98.5%，设备寿命延长30%以上。

1.引言

精轧机作为钢铁生产线中的关键设备，其传动系统稳定性直接影响带钢厚度公差（±0.01mm）和表面质量。传统万向联轴器存在润滑维护频繁、角向补偿受限等问题。XX重工（2018）研发的第三代齿接轴技术，通过模块化设计实现了轴向±15mm、角向±1.5°的动态补偿能力，在1450mm热连轧生产线中成功替代十字轴式联轴器。

2.齿接轴技术原理

2.1结构特征

齿接轴由内齿套、外齿轴及密封润滑系统构成（如图1）。XX研究院（2020）提出的双鼓形齿设计，使接触应力分布均匀化，较传统直齿结构承载能力提高40%。

2.2动力学模型

根据Lagrange方程建立的扭矩传递模型：

[T=\frac{\piEbh^2\cos^2\alpha}{16(1-\nu^2)R}]

其中(h)为齿高，(\alpha)为压力角。XX大学（2021）通过ADAMS仿真证实，当转速达到600rpm时，动态振动幅值控制在0.03mm以内。

3.工业应用案例

3.1XX钢厂1450mm生产线改造

原使用十字包联轴器时，年均故障停机12次。2023年更换为XX品牌齿接轴后：

传动效率：98.2%→99.1%，维护周期：2周→3个月，吨钢能耗：降低1.8kWh

3.2极端工况测试

在轧制Q235B钢种（变形抗力380MPa）时，齿面最高温度72℃（红外测温数据），低于许用值120℃。

4.关键技术突破

4.1材料优化

采用18CrNiMo7-6渗碳钢，表面硬度HRC58-62，心部韧性保持AKv≥50J（参照GB/T3077-2015）。

4.2润滑创新

XX润滑科技（2022）研发的纳米MoS2添加剂，使齿面摩擦系数降至0.03，较传统油脂润滑磨损量减少65%。

5.未来发展趋势

1）智能监测：集成应变片与温度传感器实现PHM（预测性健康管理）

2）轻量化：碳纤维复合材料应用（实验室阶段减重40%）

参考文献

[1]中国机械工程学会.重型机械标准[S].2020版.

[2]ZhangL,etal.Dynamicanalysisofgearcouplinginrollingmills[J].JournalofManufacturingSystems,2021,58:312-325.

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