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軸承知識
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

(版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有)

發(fā)布時間:2024-10-22


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