高速箔軋機(jī)工作輥用角接觸球軸承的改進(jìn)

袁星輝　王貴吉

（洛陽匯工軸承科技有限公司）

摘　要：高速箔軋機(jī)工作輥止推軸承，一般選用角接觸球軸承，因其運(yùn)轉(zhuǎn)速度高、承受載荷復(fù)雜，經(jīng)常發(fā)生燒損、滾道邊緣剝落、抱死、保持器斷裂現(xiàn)象。止推軸承使用壽命普遍較短，甚至發(fā)熱起火，是目前困擾各家生產(chǎn)企業(yè)的一大難題。通過對止推軸承運(yùn)行工況的分析，提出了工作輥用止推軸承的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，提高了軸承使用壽命，減少了因軸承損壞對生產(chǎn)企業(yè)的損失，取得積極效果。

關(guān)鍵詞：高速箔軋機(jī)；工作輥；角接觸球軸承；止推軸承

0　引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，板帶箔的市場需求不斷增加，各廠家對生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量的要求也日益提高。軋機(jī)轉(zhuǎn)速、軋制力、彎輥力等工況條件越發(fā)苛刻，造成工作輥止推軸承損耗明顯升高，因此產(chǎn)生的質(zhì)量及安全事故也不斷出現(xiàn)。如何保證止推軸承能夠適應(yīng)現(xiàn)有工況的要求，降低軸承損耗，已成為生產(chǎn)廠家及軸承企業(yè)迫在眉睫需要解決的問題。本文從軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計方面提出改進(jìn)措施，對解決該問題起到明顯的積極作用。

1　軸承運(yùn)行工況分析

工作輥止推軸承，用來承受工作輥上產(chǎn)生的軸向力。理論上講，工作輥產(chǎn)生的軸向力是很小的，一般為軋制力的 0.5%～1%。彎輥力一般小于軋制力的2%，最大不應(yīng)超過5%；正常載荷條件下，軸承受力接觸橢圓 如圖1所示。

圖中，OB為理論接觸角，OA為受載狀態(tài)下接觸 角，2a為接觸橢圓長軸，角度α為接觸橢圓長半軸與鋼球中心所對應(yīng)的中心角，h為擋邊高度，β為理論接觸角與受載狀態(tài)下接觸角的夾角。正常軸承設(shè)計擋邊直徑D2＝De-Kd×DW，擋邊高度h=（De－D2）/2。設(shè)計時，使軸承受載時接觸橢圓邊界正好落在擋邊邊緣，以此來確定擋邊高系數(shù)Kd。

在實(shí)際生產(chǎn)中，因軋輥裝配后存在軋輥交叉角，當(dāng)交叉角為0.02°時，軸向力約為軋制力的1%，屬于正常范圍之內(nèi)。當(dāng)軋輥交叉角達(dá)到0.05°時，所引起的軸向力達(dá)到軋制力的5%［1］，軸向力的急劇增大，使得接觸橢圓邊緣超過擋邊邊緣，致使邊緣應(yīng)力集中，在轉(zhuǎn)速較高時，使得軸承快速損壞。

另外，目前高速箔軋機(jī)較多采用板型儀控制板型偏差，可以根據(jù)板型偏差自動調(diào)節(jié)彎輥力的大小，以此更加精確地控制板型偏差。由于軋件的厚度不同、工作輥輥面磨損程度不均勻、工作輥輥面凸度量的不同，彎輥力會明顯增加。彎輥力的增加會使工作輥輥徑產(chǎn)生一定的傾斜，連同止推軸承內(nèi)圈發(fā)生軸線偏斜，使得接觸橢圓超出擋邊邊緣，亦使軸承迅速損壞。

如1850箔軋機(jī)，軋制力為400t，彎輥力為4t，轉(zhuǎn)速600m/min時，止推軸承7030AC/DB大部分使用壽命在1a左右；軋制力不變，彎輥力增加為10t，轉(zhuǎn)速提高為1 000m/min時，軸承壽命普遍為3個月左右，并且有 30%以上甚至1周以內(nèi)出現(xiàn)發(fā)熱、滾道邊緣剝落、保持器斷裂等異常損壞。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，全部為接觸點(diǎn)偏離正常受載時的接觸區(qū)，碾壓到擋邊邊緣所致。

2　改進(jìn)措施

增加擋邊高系數(shù)。優(yōu)化設(shè)計中，雖然適當(dāng)提高了擋邊高系數(shù)，但對于箔軋機(jī)工作輥止推軸承來說，還是不夠。如7000AC型軸承擋邊高系數(shù)一般取Kd=0.35，甚至對于40°接觸角的角接觸球軸承，僅取0.4～0.6之間［2］。

根據(jù)軋機(jī)具體工況，將擋邊高系數(shù)提高到0.4～0.7之間。將明顯改善軸承損耗大、接觸點(diǎn)超過擋邊的現(xiàn)象。以7030AC/DB外圈為例，原擋邊高系數(shù)Kd=0.40，鋼球直徑Dw=準(zhǔn)22.225mm，外圈滾道直徑De=準(zhǔn)209.829mm，則擋邊直徑為：D2=De-Kd×DW＝準(zhǔn)200.09mm，擋邊高度h=（De－D2）/ 2=4.4mm；現(xiàn)將擋邊高系數(shù)提高至Kd=0.60，則擋邊高度h=6.7mm。通過改進(jìn)，有效減少了軸承滾道邊緣剝落現(xiàn)象，以及由此引發(fā)的發(fā)熱、抱死等現(xiàn)象，大大提高了軸承平均使用壽命。

3　結(jié)語

改進(jìn)后跟蹤結(jié)果表明，提高擋邊高系數(shù)，對改善高速箔軋機(jī)工作輥止推軸承發(fā)熱、抱死、非正常剝落等早期損壞現(xiàn)象，有明顯作用。有效降低了軸承損耗及因軸承早期失效引起的質(zhì)量及安全事故，得到使用廠家普遍認(rèn)可。

［參考文獻(xiàn)］ 

［1］陳占福.高速箔軋機(jī)工作輥操作側(cè)止推軸承運(yùn)行行為的研究［J］.輕合金加工技術(shù)，2000（6）：13-17.

［2］河南科技大學(xué)軸承研究所.滾動軸承主參數(shù)優(yōu)化［M］.洛陽：河南科技大學(xué)，2004：111.

來源：《機(jī)械工程師》2014年

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