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
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