王善田，葛勇
（濟南鋼鐵（tiě）股（gǔ）份有限公司中板廠，山東濟南（nán） 250101）
摘（zhāi） 要：四輥軋輥（gǔn）軸線交叉產生較大軸向力，超過了軸承額定載（zǎi）荷，導致軸承損壞頻繁。通過調整（zhěng）墊板厚度，保持輥係軸（zhóu）線平行，降低了軸向力，提高了軸承使用壽命。
關鍵詞：四輥軋機；工作輥；軸承壽（shòu）命；軸向（xiàng）力
1 前言
濟南鋼鐵股份有（yǒu）限公（gōng）司中板（bǎn）廠（簡稱濟鋼中板廠）2500四輥軋機工作輥和支撐輥采用四列（liè）圓柱（zhù）滾子軸（zhóu）承和（hé）雙列圓錐滾子軸（zhóu）承（chéng）。由於四輥軋製時並沒（méi）有使用彎輥調（diào）節輥型，工作輥圓柱軸承徑向受力主要是過平衡力，而不承受軋製力，每隔2～3個班次（cì）就進（jìn）行換輥，並對軸承進行日常維（wéi）護。因（yīn）此工作輥軸承相對支撐輥軸承受（shòu）力小，工（gōng）作環境好，使用壽命較（jiào）長，一般很少（shǎo）損壞（huài）。但Z近一段時間，工作輥圓錐滾子軸承頻繁損壞，影響了（le）生產（chǎn）的正常進行。
觀（guān）察鋼板軋製時輥係狀況，可以發現工作輥軋輥軸承座軸向發生竄動，當軋件向出口方（fāng）向（xiàng）軋製時，軋輥及軸承座（zuò）向軋機非（fēi）傳動端即操作側竄動，向（xiàng）進口方向軋製時，軋（zhá）輥向相反方向即傳動端竄動，有時還能聽到類似幹摩擦的異常（cháng）聲響。損壞的軸承多數是上工作輥圓錐滾子（zǐ）軸承，也有少量圓柱軸承，損壞的軸（zhóu）承都位於操作側。發生損壞的軸承圓錐體滾珠碎裂，有的軸承外圈斷裂（liè），圓柱滾子軸承個別珠子也有破碎（suì）現象，保持架散落。由於滾珠破碎，造成輥頸與（yǔ）軸承座發生（shēng）抱死，拆（chāi）卸（xiè）困難。軸（zhóu）承內（nèi）雜物較多，潤滑不良，有時將帶動調整（zhěng）圈同軋輥一起轉動的平鍵剪斷。軋輥表（biǎo）麵溫度較平常稍高，用紅外測（cè）溫儀測量達到80℃。
2 軸承損壞原因分（fèn）析（xī）
2.1軋輥（gǔn）軸向力的產生
分析損壞的軸承，可以發現滾珠破碎（suì）及表麵大塊剝落（luò）是損壞的主要特征。因為（wéi）軸承以前使用良（liáng）好，因此排（pái）除了軸承質量問題。盡管環境溫度稍高，但由於潤滑充（chōng）足，受負荷較小，也不至於造成滾（gǔn）子碎（suì）裂現象。由於安裝誤差（chà）及定位配合麵的磨損，會導致工作（zuò）輥軸線與支撐輥軸線（xiàn）不平行，兩輥的軸線（xiàn）產生一定的夾（jiá）角α，如圖1所示。
圖1 軋（zhá）輥軸線交（jiāo）叉示意圖
工作輥是主動輥，帶動支撐輥轉動，將工作輥表麵的線速度沿支撐輥軸線（xiàn）和與軸線垂直方向分解（jiě），得到沿支撐輥軸線方向的分量v'為：
v'=v sinα （1）
式（1）表明，兩輥軸線的（de）不平行使工作輥沿支撐（chēng）輥軸線有相對運動的趨勢，該相對運動趨勢使兩輥間接觸帶發生軸向剪切變形，形（xíng）成（chéng）軸（zhóu）向（xiàng）剪應力。整個接觸帶上的剪應力之和為作用於工作輥與支撐輥上的軸向（xiàng）力，即工作輥（gǔn）與支撐輥間的軸向靜摩（mó）擦力。
2.2圓錐軸承受力分析
當軋輥軸線交叉時，工作輥係受軋製力（lì）P作（zuò）用，接觸麵為一窄（zhǎi）帶。在窄帶上，兩（liǎng）輥沿支撐輥軸線有一個相對滑動速度v1。支撐（chēng）輥受（shòu）的軸向力X1為：
X1＝∫ τ dA=f（P＋N） （2）
式中 τ—接觸麵間（jiān）的剪應（yīng）力；
A—支撐輥與工作輥接觸麵窄帶麵積；
P—軋機軋製力；
f—Z大靜摩（mó）擦力係數，取0.1；
N—工作輥（gǔn）平衡力。
由（yóu）於采用4個平衡液（yè）壓缸，因（yīn）此（cǐ）：
N＝4×p×π×（D/2）2 （3）
式（shì）中 p—平衡壓力；
D—平衡液壓缸油腔活塞直徑。
將（jiāng）P為2000t，p為12MPa，D為600mm代入（rù）式（2）、（3），得軸向力（lì）X1為3316.48kN。對四輥軋機，由於金屬在熱態的流動性強，使工作輥與板坯的接觸麵不（bú）易產生軸向摩擦，工作輥受到的軸向摩擦力主（zhǔ）要是由於與支撐（chēng）輥間的軸向相對（duì）滑動引（yǐn）起的。因此工作輥受到（dào）的軸向力X2為：
X2=X1cosα
當交叉點位於一端時，軸（zhóu）向力達Z大，由於α較小，因此α約為E/L（E為軋輥軸線水平麵內一（yī）側偏移距離，經實測（cè）為3mm，L為兩軸承座中心距3600mm）。因此，X2約為3316kN。10979/500軸承基本額定（dìng）動負荷為1760kN，可見軸承受到的（de）軸向力超（chāo）過了軸承的（de）基本額定動負荷。由於工作輥軸向（xiàng）定位在操作側，另一端軸承（chéng）座是自由的，因此（cǐ）操作側軸承承受較大軸（zhóu）向力，導致軸承使用（yòng）壽命（mìng）降低。
2.3軸向力（lì）對輥係部（bù）件受力狀況的影響
軸向摩擦力使軋輥具有（yǒu）繞與軸線垂直的另一直線（xiàn）轉（zhuǎn）動的趨勢，使軸承偏載。水平方向產生很大的附加徑力，增大了圓柱滾子軸承的負荷。四輥軋機為了保持工作輥（gǔn）的穩定，一般在設（shè）計（jì）時，使工作（zuò）輥的（de）中心線相對（duì）於支撐（chēng）輥的中心線有一（yī）偏移距，以便機（jī）架對工作輥（gǔn）軸承座的水平支反力大於零，且力的（de）作用方向不變。由於附加徑向力（lì）的存在，降低了機架對（duì）軸承座水平支（zhī）反力的影響，工作輥係將處於不（bú）穩（wěn）定的狀態，該（gāi）狀態會降低軋製精度，加（jiā）劇（jù）軋輥和軸承座滑（huá）板的磨損，這也是（shì）軋輥溫度升高的原因。
3 改進措施
為了減小竄動（dòng）時對軸承的衝擊，對磨（mó）損嚴（yán）重的下工作輥軸承座導板及與其配合的上工作輥凹槽焊補修複，恢（huī）複軸向（xiàng）配（pèi）合精度（dù）。可通過及時更換下支撐軸（zhóu）承座內側（cè）滑板和下（xià）工作輥軸承座滑板保持下工作輥與支（zhī）撐輥的定位精度。當軋機牌坊凸台滑板磨損（sǔn）後，如果更換須（xū）停機，花費（fèi）時間較長，為了提高軋機（jī）作（zuò）業率，采用在上工作輥軸承座滑（huá）板內側增加墊板（bǎn）的方法，補償滑板磨（mó）損，保證定位精度。輥係軸線調整如圖2所示。
圖2 輥係軸線調整示意圖
1.上支撐輥軸承座；2.上工作輥軸承座；3.軋機（jī）牌坊凸台；4.凸台滑（huá）板；5.上（shàng）工作輥軸（zhóu）承座滑板；6.下工作輥軸承座滑板；7.下支撐輥軸承座內滑板；8.軋機牌坊（fāng）；9.下（xià）支撐輥軸承座（zuò）
按軋機原始設計尺寸（cùn）裝配後，軋機（jī）牌坊凸台滑板（bǎn）和下支撐軸承座（zuò）軸承座（zuò）內側滑（huá）板近似在同一垂直麵內，由於安裝（zhuāng）誤差及滑板磨損，軋機牌坊凸台滑板平麵與下支（zhī）撐軸承座（zuò）內側滑板平麵在水平方（fāng）向會發生偏移，設位移為b，則增加的墊板厚度H為：
H=δ+b-c （4）
式中 δ—工作輥滑板磨損量；
C—一側配合間隙大小。
上支（zhī）撐輥安裝（zhuāng）時的定位靠換輥架上的四（sì）個銷軸與（yǔ）軸承座底部銷（xiāo）孔的配合保證，長期使用，定位銷孔發生橢圓變形（xíng）。當放置上軸承（chéng）座時，上支撐輥與工作（zuò）輥軸線位置發生改變（biàn），裝入（rù）軋機後上工作輥與上支撐輥軸線異麵交（jiāo）叉，造成輥（gǔn）係竄（cuàn）動。對軸承座定位（wèi）孔進行了焊補修複，並調整墊板厚（hòu）度，盡量保持與軋機牌坊滑板兩側間隙相等。
通過以上方法調整，保證了輥係中心線符合定位關係的要求。改進後，軋製穩定（dìng），軋輥軸向竄動減（jiǎn）小，未再發生軸承損壞事故。
來源：《山東（dōng）冶金》
