高速箔軋機(jī)工作輥用角接觸球軸承的改進(jìn)

隨著國(guó)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(chǎng)需求不斷增加，各廠家對(duì)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(jì)方面提出改進(jìn)措施，對(duì)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(zhǎng)軸，角度α為接觸橢圓長(zhǎng)半軸與鋼球中心所對(duì)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(jì)擋邊直徑D2＝De-Kd×DW，擋邊高度h=（De－D2）/2。設(shè)計(jì)時(shí)，使軸承受載時(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(dòng)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(huì)明顯增加。彎輥力的增加會(huì)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(shí)，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1000m/min時(shí)，軸承壽命普遍為3個(gè)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(shí)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(jì)中，雖然適當(dāng)提高了擋邊高系數(shù)，但對(duì)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(duì)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(yǔ)改進(jìn)后跟蹤結(jié)果表明，提高擋邊高系數(shù)，對(duì)改善高速箔軋機(jī)