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軸承知識
高速箔軋機工作輥用角接觸球軸承的改進

袁星輝 王貴吉

(洛陽匯工軸承科技有限公司)

摘 要:高速箔軋機工作輥止推軸承,一般選用角接觸球軸承,因其運轉速度高、承受載荷復雜,經常發生燒損、滾道邊緣剝落、抱死、保持器斷裂現象。止推軸承使用壽命普遍較短,甚至發熱起火,是目前困擾各家生產企業的一大難題。通過對止推軸承運行工況的分析,提出了工作輥用止推軸承的結構改進,提高了軸承使用壽命,減少了因軸承損壞對生產企業的損失,取得積極效果。

關鍵詞:高速箔軋機;工作輥;角接觸球軸承;止推軸承

0 引言

隨著國民經濟的快速發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,各廠家對生產效率及產品質量的要求也日益提高。軋機轉速、軋制力、彎輥力等工況條件越發苛刻,造成工作輥止推軸承損耗明顯升高,因此產生的質量及安全事故也不斷出現。如何保證止推軸承能夠適應現有工況的要求,降低軸承損耗,已成為生產廠家及軸承企業迫在眉睫需要解決的問題。本文從軸承結構設計方面提出改進措施,對解決該問題起到明顯的積極作用。

1 軸承運行工況分析

工作輥止推軸承,用來承受工作輥上產生的軸向力。理論上講,工作輥產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的中心角,h為擋邊高度,β為理論接觸角與受載狀態下接觸角的夾角。正常軸承設計擋邊直徑D2=De-Kd×DW,擋邊高度h=(De-D2)/2。設計時,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Kd。

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

另外,目前高速箔軋機較多采用板型儀控制板型偏差,可以根據板型偏差自動調節彎輥力的大小,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生一定的傾斜,連同止推軸承內圈發生軸線偏斜,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,軋制力為400t,彎輥力為4t,轉速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周以內出現發熱、滾道邊緣剝落、保持器斷裂等異常損壞。經分析發現,全部為接觸點偏離正常受載時的接觸區,碾壓到擋邊邊緣所致。

2 改進措施

增加擋邊高系數。優化設計中,雖然適當提高了擋邊高系數,但對于箔軋機工作輥止推軸承來說,還是不夠。如7000AC型軸承擋邊高系數一般取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]。

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

3 結語

改進后跟蹤結果表明,提高擋邊高系數,對改善高速箔軋機工作輥止推軸承發熱、抱死、非正常剝落等早期損壞現象,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量及安全事故,得到使用廠家普遍認可。

[參考文獻] 

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

[2]河南科技大學軸承研究所.滾動軸承主參數優化[M].洛陽:河南科技大學,2004:111.

來源:《機械工程師》2014年

(版權歸原作者或機構所有)

發布時間:2024-10-22


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