原理

軋機(jī)油膜軸承技術(shù)，是個(gè)系統(tǒng)工程技術(shù)，同時(shí)，也是個(gè)多學(xué)科領(lǐng)域的綜合性工程技術(shù)，它的發(fā)展速度和所形成的配套能力，從 一個(gè)側(cè)面反映了中國(guó)工業(yè)的發(fā)展速度與所達(dá)到的水平。茲從運(yùn)行技術(shù)、 制造技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、理論研究、產(chǎn)品開發(fā)、成套能力等幾個(gè)主要方面進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述

1. 運(yùn)行技術(shù)，包括軋機(jī)油膜軸承零部件的儲(chǔ)放、清洗、安裝、調(diào)試、運(yùn)轉(zhuǎn)、維修、診斷、管理等一整套知識(shí)與技能。運(yùn)行技術(shù)的正確運(yùn)用，是軸承安全運(yùn)行的可靠保證。

50年代初期，我國(guó)只有鞍鋼冷軋廠的可逆軋機(jī)裝備了油膜軸承。其運(yùn)行管理，完全按照蘇聯(lián)的有關(guān)規(guī)程進(jìn)行。傳統(tǒng)工藝，軋制壓力不大，軋速也低，潤(rùn)滑系統(tǒng)也很簡(jiǎn)單，運(yùn)行技術(shù)水平也相對(duì)較低。但在實(shí)際運(yùn)行中，有關(guān)管理、技術(shù)人員和操作工人的工作都十分認(rèn)真，嚴(yán)格按規(guī)程辦，積累了使用、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。

但由于缺乏對(duì)軸承工作原理的深入了解，一些不太合理的規(guī)程卻一直沿襲了幾乎兩個(gè)年代，比如，軸承部件裝好之后，要做35N/cm2的打壓試驗(yàn)，如果漏油，即調(diào)緊回轉(zhuǎn)密封，直至不漏為止?？墒牵?jīng)過這樣一個(gè)試壓調(diào)整之后，使用起來效果并不好，而且，密封件 的壽命也短。這種密封是帶骨架的“J”型密封，是靠唇口密封的， 試壓調(diào)緊之后，就不再是唇口密封了，而是一種死死抱住回轉(zhuǎn)表面的帶狀密封。但畢竟瑕不掩瑜，軋機(jī)油膜軸承的成功運(yùn)行，還是從這里開始的。

60年代初我國(guó)自行裝備的軋機(jī)油膜軸承投入運(yùn)行，以舞陽鋼鐵公司4200mm特厚板軋機(jī)的φ1300mm軋輥油膜軸承、 φ300mm機(jī)架輥油膜軸承和本溪鋼鐵公司φ1700mm熱連軋機(jī)支承輥φ1100mm油膜軸承為代表的一批新軸承投入運(yùn)行，前者是單機(jī)架軋機(jī)，后者是多機(jī)架連軋機(jī)。

多家多機(jī)架軋機(jī)油膜軸承的投入運(yùn)行，使我國(guó)軋機(jī)油膜軸承運(yùn)行技術(shù)得以普及和提高。在管理方面，有了一支專業(yè)化的技術(shù)人員和技術(shù)工人隊(duì)伍，有專用的工作場(chǎng)地，油膜軸承工作間實(shí)行封閉，油膜軸承維修人員、潤(rùn)滑人員都有明確的崗位職責(zé)和操作規(guī)程，分工日益精細(xì)，管理更趨科學(xué)、規(guī)范。　由于軸承結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和潤(rùn)滑系統(tǒng)的更新，在軸承安裝調(diào)試和潤(rùn)滑系統(tǒng)的維護(hù)操作上，都比50年代有了很大的進(jìn)步，加之連軋機(jī)油膜軸承的成功使用，使運(yùn)行技術(shù)向現(xiàn)代水平又靠近了一步。

70～80年代，在我國(guó)相繼成套引進(jìn)武漢鋼鐵公司的1700mm熱、冷板材連軋機(jī)和上海寶山鋼鐵總廠的2050mm及2030mm 熱、冷板材連軋機(jī)的同時(shí)，也隨之成套引進(jìn)了摩戈伊爾(MORGOIL)軸承和麥斯塔(MESTA)軸承，其主要運(yùn)行人員，包括技術(shù)人員、技術(shù)工人都進(jìn)行了崗位培訓(xùn)，而在設(shè)備投產(chǎn)之后，又確保了軸承的連續(xù)、安全運(yùn)行，這就標(biāo)志著我國(guó)軋機(jī)油膜軸承運(yùn)行技術(shù)，已經(jīng)接近當(dāng)時(shí)的世界水平。

進(jìn)入90年代以來，又成套地引進(jìn)了軋機(jī)和軋機(jī)油膜軸承——主要是摩戈伊爾軸承，而更多的是在買進(jìn)二手軋鋼設(shè)備時(shí)，又帶進(jìn)了油膜軸承，其主要類型也是摩戈伊爾軸承。這樣，在一些主要類型的軋機(jī)上，比如線材軋機(jī)、單機(jī)架可逆軋機(jī)、半連軋機(jī)、連軋機(jī)以及型材軋機(jī)等都裝備了油膜軸承；從軸承種類上說，有蘇聯(lián)型液體摩擦軸承，中國(guó)TZ牌油膜軸承，美國(guó)麥斯塔油膜軸承和摩戈伊爾(油膜)軸承，可稱得上是當(dāng)今世界擁有軋機(jī)油膜軸承(包括潤(rùn)滑系統(tǒng))品種最齊全的國(guó)家。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)有二十幾家鋼鐵公司(廠)，近200架軋機(jī)裝備了油膜軸承，數(shù)量不能不謂巨大。這種情況，足以說明軋機(jī)油膜軸承運(yùn)行技術(shù)已經(jīng)在中國(guó)得到了廣泛地普及，并且已經(jīng)達(dá)到了當(dāng)今世界的新水平。

2. 制造技術(shù)，我國(guó)軋機(jī)油膜軸承主要零件的研制，始于50年代后期，是在一無圖樣、二無資料、三無專有設(shè)備的情況下進(jìn)行的?！⊙兄栖垯C(jī)油膜軸承主要零件，并非易事，從材料選擇、工藝路線、加工方法到專用工裝設(shè)計(jì)與制造等有著一整套的工作程序。從材料選擇上，要考慮到錐套與減摩材料的配對(duì)，錐套的鍛造工藝性，襯套鋼套與減摩材料的結(jié)合，鋼套的工藝過程；從工藝路線上，要滿足錐、襯套的技術(shù)要求，同時(shí)還要利用已有加工設(shè)備，這本身需要理論與實(shí)踐的很好結(jié)合，比如，在鋼套的內(nèi)表面如何 進(jìn)行物理(包括機(jī)加工)與化學(xué)處理，才能增加結(jié)合力；在加工 方法上，我們知道，錐套與襯套是民品中加工精度最高的，錐套表面粗糙度為Ra0.05μm(襯套為Ra0.2μm)，幾何精度高，變形難以控制，表面粗糙度低，必須進(jìn)行超精加工，表面不允許出現(xiàn)多棱柱、螺旋、振紋等；專用工裝的設(shè)計(jì)與制造，也是很重要的，是實(shí)現(xiàn)加工方法，保證加工精度的關(guān)鍵。

60年代初期，完成了在普通機(jī)床上研制油膜軸承主要零件的制造。60年代末期，太原重機(jī)廠建成了軋機(jī)油膜軸承專業(yè)化生產(chǎn)車間，開始了我國(guó)整套制造軋機(jī)油膜軸承的新時(shí)期。

3. 測(cè)試技術(shù)，包括兩部分：一部分為零件加工的測(cè)量技術(shù)，另一部分為試驗(yàn)研究中的測(cè)量技術(shù)。

由于油膜軸承主要零件的加工精度高，要求測(cè)量精確、快捷。為了達(dá)到這一要求，首先要有高精度的測(cè)量?jī)x器(具)和與之相配套的輔助儀器(具)，同時(shí)，對(duì)加工中的測(cè)量和加工完成后的質(zhì)檢測(cè)量，必須執(zhí)行科學(xué)的測(cè)量方法和具有嫻熟的技術(shù)。為此，除了購買、定制高精度測(cè)量?jī)x器(具)外，還設(shè)計(jì)、制造了專用儀器(具)及附具，執(zhí)行一套科學(xué)的測(cè)量方法和程序。這就保證了測(cè)量重復(fù)性好，精度高。

為深入了解油膜軸承工作時(shí)的參數(shù)情況，探討規(guī)律性，太原重機(jī)廠從1972年開始做了大量的試驗(yàn)室的臺(tái)架測(cè)量和軸承在實(shí)際工作運(yùn)行中的承載、轉(zhuǎn)動(dòng)、耗電、供油等外部?jī)?nèi)部參數(shù)的測(cè)量工作。測(cè)試范圍，包括軸承內(nèi)部工作區(qū)域的油膜壓力場(chǎng)、油膜厚度場(chǎng)和油膜溫度場(chǎng)等，這些場(chǎng)量的測(cè)量屬于非常規(guī)性的，從測(cè)量傳感器到二次儀表，均無現(xiàn)成的可買。

所以，要自行研制。以太原重機(jī)廠強(qiáng)度試驗(yàn)室為主體，建成一支專業(yè)測(cè)試隊(duì)伍，與清華大學(xué)等單位聯(lián)合攻關(guān)，進(jìn)行了測(cè)試技術(shù)和儀器儀表的研究、研制工作，先后進(jìn)行了電阻式、電感式、電容式和電渦流式測(cè)試技術(shù)與 一、二次儀器的研究和研制，并成功地獲得了大量數(shù)據(jù)，重復(fù)性好，規(guī)律性強(qiáng)，測(cè)量精度高。同時(shí)，還對(duì)相關(guān)技術(shù)，包括定標(biāo)、抗干擾、回轉(zhuǎn)信號(hào)的輸送，以及多種信號(hào)的同步測(cè)量、記錄、打印等進(jìn)行了研究和應(yīng)用。

4 理論研究，在軋機(jī)油膜軸承主要零件研制成功后，原機(jī)械部把產(chǎn)品開發(fā)與理論研究的任務(wù)同時(shí)下達(dá)給太原重機(jī)廠，60年代初期的理論研究工作，主要是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)計(jì)算，其基礎(chǔ)是以經(jīng)驗(yàn)為主。

隨著軋機(jī)裝機(jī)水平的不斷提高，帶動(dòng)了軋機(jī)油膜軸承的理論研究工作，真正自主開展理論研究工作，始于1974年。當(dāng)時(shí)的主要工作是探討工作機(jī)理，從經(jīng)典潤(rùn)滑理論建立數(shù)學(xué)模型，數(shù)值計(jì)算方法，準(zhǔn)解析方法等，把理論研究又引深一步。鑒于經(jīng)典理論的油膜峰值壓力達(dá)100MPa以上，繼而進(jìn)行了彈流理論的應(yīng)用研究工作，當(dāng)時(shí)，研究彈流的一些學(xué)者，只注重了反形接觸的高副彈流的研究，而對(duì)滑動(dòng)軸承，認(rèn)為是非典型彈流問題，甚至有人認(rèn)為重載油膜軸承不屬于彈流范疇。

1.前言

采用150×150×9000的鋼坯，經(jīng)過上料臺(tái)架、入爐輥道進(jìn)入蓄熱式推鋼加熱爐加熱供軋制線用坯，全連軋生產(chǎn)線以φ550×3、φ450×3、φ380×6、φ320×6（其中三架為平立可轉(zhuǎn)換）軋機(jī)組成的，軋后設(shè)有水冷器冷卻系統(tǒng)，經(jīng)過3#飛剪倍尺優(yōu)化剪切，在齒條式步進(jìn)式冷床充分冷卻，由冷剪剪切成規(guī)定的定尺長(zhǎng)度，經(jīng)檢驗(yàn)合格后打捆包裝掛牌入庫。設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為60萬噸。主要產(chǎn)品為φ12～φ40mm的熱軋帶肋鋼筋和φ14～φ40mm的熱軋直條圓鋼，定尺長(zhǎng)度為6～12m，產(chǎn)品鋼種為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q195～Q275）、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（15～60）及低合金鋼（20MSi）等。

棒材廠軋機(jī)生產(chǎn)工作條件惡劣，溫度高，粉塵大，而早期由于對(duì)設(shè)備性能不夠了解，對(duì)軋機(jī)軸承的安裝和維護(hù)不到位，常常出現(xiàn)軋機(jī)軸承燒損現(xiàn)象而不得不臨時(shí)重新裝配軋機(jī)，嚴(yán)重影響了棒材廠的生產(chǎn)。由此可見，采用正確的使用方法，合理裝配、保養(yǎng)軸承從而延長(zhǎng)軸承使用壽命以保證生產(chǎn)的順暢。

2.影響因素及預(yù)防措施

2.1 裝配質(zhì)量

(1) 軸承的壽命與軸承座的設(shè)計(jì)是分不開的。如果軸承座設(shè)計(jì)和制造不當(dāng)，將導(dǎo)致軸承受力不均，降低軸承壽命，軸承座應(yīng)具有調(diào)心性，避免因軋輥燒損撓曲變形而使軸承受到偏載。

(2) 與軸承相關(guān)的備件的尺寸、幾何形狀、精度等級(jí)、公差范圍與設(shè)計(jì)是否相符。

(3) 與軸承配合的接觸面的光潔度、硬度是否在規(guī)定范圍之內(nèi)，所有間隙、過盈配合量是否符合設(shè)計(jì)要求等等。

2.2 內(nèi)、外套的安裝

2.2.1 內(nèi)套的安裝

四列圓柱滾子軸承的內(nèi)套與輥頸應(yīng)為過盈配合，安裝時(shí)加熱到80～90℃，溫度不應(yīng)超過100℃否則易造成軸承套圈滾道和滾動(dòng)體退火，影響硬度和耐磨性，導(dǎo)致軸承壽命降低及過早報(bào)廢。利用加熱法安裝軸承時(shí)，油溫達(dá)到規(guī)定溫度10分鐘后，應(yīng)迅速將軸承從油液中取出，趁熱裝于軸上。必要時(shí)，可用安裝工具在軸承內(nèi)圈端面上稍加一點(diǎn)壓力，這樣更容易安裝。軸承裝于軸上后，必須立即壓住內(nèi)圈，直到冷卻為止。通常用感應(yīng)加熱器或機(jī)油加熱，禁止使用割槍烤。內(nèi)套安裝在輥頸時(shí)使它和擋水環(huán)緊密接觸，以防擋水環(huán)活動(dòng)。

2.2.2 外套的安裝

四列圓柱滾子軸承的外套與軸承座的內(nèi)孔為過渡配合。裝配時(shí)，將外套、滾子、保持架組成的整體用銅棒輕輕打入軸承座內(nèi)，并緊貼內(nèi)側(cè)固定端蓋。在裝外套時(shí)，應(yīng)注意端面與保持架端面的標(biāo)記，不能裝反，應(yīng)按照拆開軸承包裝時(shí)的初始狀態(tài)順序裝入，以防出現(xiàn)因滾子受力不均而燒軸承的現(xiàn)象。裝軸承時(shí)，應(yīng)將軸承水平放置，軸承裝好后，應(yīng)標(biāo)出其受力區(qū)間，以備換輥時(shí)重點(diǎn)檢查。

2.3 軸承密封件的合理組裝

軸承密封件可考慮選用普通的氟橡膠骨架密封，不僅價(jià)格低廉，而且合理的使用也能達(dá)到良好的效果。當(dāng)軋機(jī)為水平狀態(tài)時(shí)，兩側(cè)靜迷宮內(nèi)的軸用密封圈唇口方向必須朝軸承外安裝，可有效防止冷卻水及氧化鐵皮的濺入；當(dāng)軋機(jī)為立式狀態(tài)時(shí)，傳動(dòng)側(cè)迷宮內(nèi)密封圈唇口則朝軸承內(nèi)安裝，由于重力向下可有效防止?jié)櫥偷囊绯觯环莻鲃?dòng)側(cè)迷宮內(nèi)密封圈唇口也是朝軸承外安裝，可有效防止冷卻水的濺入。

2.4 軸承潤(rùn)滑脂的合理選用

由于軸承普遍采用的潤(rùn)滑脂是普通3#MoS2鋰基脂，存在粘度高、錐入度低、不耐高溫和不耐高速的缺點(diǎn)，打開軋機(jī)后軸承油脂干板、發(fā)熱卡阻的現(xiàn)象嚴(yán)重；而且易出現(xiàn)因潤(rùn)滑脂板結(jié)，不能正常潤(rùn)滑軸承而發(fā)生異常磨損、燒毀軸承的事故。針對(duì)這些不利于軸承使用的缺點(diǎn)，綜合考慮上述因素建議選用極壓復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂。

2.5 對(duì)軸承的檢查

2.5.1 運(yùn)轉(zhuǎn)過程中對(duì)軸承的檢查

按照軸承使用環(huán)境要求，應(yīng)定期對(duì)軸承進(jìn)行聽、觀察和測(cè)量。聽就是使用規(guī)定器械對(duì)著軸承軸向端蓋和軸承座的徑向外殼，另一端貼耳聽軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中是否有撞擊聲和機(jī)械摩擦聲；觀察就是對(duì)運(yùn)行環(huán)境、安裝位置、震動(dòng)偏移、潤(rùn)滑等情況進(jìn)行觀察，是否存在不良環(huán)境；測(cè)量就是用溫度計(jì)、測(cè)振儀對(duì)軸承座進(jìn)行定量檢測(cè)。

通過以上方法可確定出軸承在運(yùn)行中是否處于正常狀態(tài)以及應(yīng)采取的措施，運(yùn)轉(zhuǎn)中軸承易出現(xiàn)的故障及預(yù)防措施。

2.5.2 靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)軸承的檢查

對(duì)相關(guān)備件的緊固情況進(jìn)行檢查，各部件是否處于正確位置、有無松動(dòng)的現(xiàn)象等。對(duì)軸承座要經(jīng)常檢查是否已壓緊，有無松動(dòng)。尤其是操作側(cè)軸承座與軋鋼機(jī)架間一定要有軸向無間隙固定，盡可能減少傳動(dòng)側(cè)軸承座與軋鋼機(jī)架窗口的配合間隙，以減緩傳動(dòng)軸跳動(dòng)對(duì)軸承所產(chǎn)生的沖擊。另外，可對(duì)軸承潤(rùn)滑劑進(jìn)行檢測(cè)，檢查潤(rùn)滑油是否進(jìn)雜物、氧化鐵皮、水等。粗軋機(jī)通常受到較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷，軸承震動(dòng)大，潤(rùn)滑脂容易流失。因此，要求潤(rùn)滑脂有較強(qiáng)的粘附性，可以牢牢地粘附在零件的表面，一部分在滾道上潤(rùn)滑軸承，其余部分保存在軸承內(nèi)部空間起到密封作用。如果外界污物侵入軸承座內(nèi)，最先污染的是靠近外側(cè)的潤(rùn)滑脂，使軸承零件表面出現(xiàn)磨損。隨著污物的增加，磨損面會(huì)增加，同時(shí)還會(huì)信號(hào)層裂紋并逐漸擴(kuò)展，最終使套圈開裂，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)報(bào)廢軋輥、軸承座等相關(guān)部件。

2.5.3 軸承的拆后檢查

由于粗軋機(jī)單槽軋制量大，因此換輥周期長(zhǎng)，軋輥換下后可使用清洗劑，把軸承清洗干凈，用壓縮空氣吹干，然后對(duì)滾子、保持架、滾到進(jìn)行檢查。滾子、滾道出現(xiàn)凹痕、點(diǎn)蝕等現(xiàn)象，視具體情況更換。同時(shí)，要檢查軸向密封盒徑向游隙，檢查無誤后，增加潤(rùn)滑劑備用。

3.結(jié)語

棒材軋機(jī)的軸承有它獨(dú)特的使用環(huán)境、特點(diǎn)及要求。軋制力較小時(shí)，因負(fù)荷過大而引起的軸承內(nèi)外圈的開裂、滾動(dòng)體碎裂的現(xiàn)象非常少，因此應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注軸承的正確安裝、檢查和維護(hù)等方法并制定相應(yīng)的工藝規(guī)程以降低軋機(jī)燒軸承的事故率。影響軸承使用壽命的因素是多方面的，因此應(yīng)制定全方位的管理制度和工藝規(guī)程，才能達(dá)到延長(zhǎng)軸承使用壽命保證生產(chǎn)順暢的目的。