軋機(jī)減速器中滾動(dòng)軸承的應(yīng)用

【摘要】軋鋼機(jī)專用減速器的工作特點(diǎn)是低速、重載，沖擊負(fù)荷大，沖擊次數(shù)頻繁，而且是連續(xù)工作。隨著我國軋鋼工業(yè)的迅速發(fā)展，鋼材品種的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量的增加，軋制速度的提高，軋制負(fù)荷增大，要求軋機(jī)齒輪傳動(dòng)裝置具有足夠的承載能力，即具有高強(qiáng)度、高精度、高壽命和高可靠度。本文根據(jù)軋鋼機(jī)專用減速器的工作特點(diǎn)，對(duì)減速器中滾動(dòng)軸承的應(yīng)用問題進(jìn)行了細(xì)致的闡述。

【關(guān)鍵詞】軋機(jī)減速器；自動(dòng)調(diào)心；浮動(dòng)；大游隙；循環(huán)油潤(rùn)滑

1、前言

軋鋼機(jī)專用減速器（以下稱為軋機(jī)減速器）的工作特點(diǎn)是低速、重載，沖擊負(fù)荷大，沖擊次數(shù)頻繁，而且是連續(xù)工作。隨著我國軋鋼工業(yè)的迅速發(fā)展，鋼材品種的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量的增加，軋制速度的提高，軋制負(fù)荷增大，要求軋機(jī)齒輪傳動(dòng)裝置具有足夠的承載能力，即具有高強(qiáng)度、高精度、高壽命和高可靠度。軸承是減速器的三類主要零部件之一，軸承的失效多數(shù)情況下會(huì)引起齒輪的嚙合狀態(tài)變化，表現(xiàn)為齒輪的失效（齒面磨損、齒面膠合和擦傷、齒面解除疲勞、彎曲疲勞和斷齒），直接影響減速器的使用壽命?？梢?，選擇合適的軸承型號(hào)并且合理地配置軸承對(duì)于提高減速器的質(zhì)量至關(guān)重要。

2、滾動(dòng)軸承的失效

軋機(jī)減速器中應(yīng)用的軸承全部為滾動(dòng)軸承，常見的失效形式有：內(nèi)環(huán)、外環(huán)或滾動(dòng)體的點(diǎn)蝕和疲勞剝落，保持架損壞。根據(jù)大量的實(shí)際應(yīng)用表明，一般減速器中滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)與軸的配合是過渡配合或較緊的過盈配合，而滾動(dòng)軸承外環(huán)與軸承座的配合是過渡配合或較松的過盈配合，所以長(zhǎng)期工作在較惡劣的條件下以及故障發(fā)展到一定程度時(shí)，常發(fā)生滾動(dòng)軸承外環(huán)松動(dòng)的現(xiàn)象，此時(shí)不管滾動(dòng)軸承的內(nèi)環(huán)、外環(huán)或是滾動(dòng)體發(fā)生故障，都會(huì)表現(xiàn)為外環(huán)振動(dòng)異常，噪聲增大。

3、調(diào)心滾子軸承的優(yōu)勢(shì)

調(diào)心滾子軸承（也叫做球面滾子軸承）具有兩列滾子，外圈有一共用的球面滾道，內(nèi)圈有兩個(gè)滾道，與軸承的垂直軸線成某一角度。這種軸承結(jié)合了多種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在許多高要求的應(yīng)用中，還沒有其它軸承可以完全替代。調(diào)心滾子軸承能自動(dòng)調(diào)心，補(bǔ)償同軸度誤差，允許軸承內(nèi)圈和外圈有一定的傾斜角，因此可以承受較大的對(duì)準(zhǔn)誤差，如軸和軸承座之間的角度誤差或軸的撓曲。表一比較了某國產(chǎn)軸承和德國SKF軸承允許傾斜角的數(shù)值。

這種軸承主要用于承受徑向載荷，同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷，徑向載荷能力高，特別適用于重載或振動(dòng)載荷下工作，但不能承受純軸向載荷。

綜上所述，考慮到調(diào)心滾子軸承自身的優(yōu)勢(shì)以及軋鋼機(jī)械的實(shí)際工作情況，在承載能力足夠的情況下，大多數(shù)軋機(jī)減速器選用調(diào)心滾子軸承。當(dāng)調(diào)心滾子軸承的承載能力不夠的時(shí)候，有時(shí)候也會(huì)采用雙列圓錐滾子軸承或者組合軸承的形式，比如，圓柱軸承和四點(diǎn)角接觸球軸承組合。

4、軸承的配置設(shè)計(jì)

由于軋鋼機(jī)械的工作環(huán)境很惡劣，沖擊負(fù)荷很大，而且沖擊次數(shù)頻繁，振動(dòng)大，導(dǎo)致工作時(shí)軋機(jī)減速器的箱體、齒輪以及軸的變形都非常大。如圖一所示的固定端/浮動(dòng)端軸承配置就很有優(yōu)勢(shì)（軸承1為浮動(dòng)端，軸承2為固定端）。它不需要調(diào)整軸承。軸承對(duì)箱體和軸的軸向變形也不敏感。工作時(shí)，固定端軸承同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷，浮動(dòng)端只承受徑向負(fù)荷。

5、軸承徑向游隙的選擇

調(diào)心滾子軸承的徑向游隙在出廠時(shí)已經(jīng)由軸承廠家調(diào)整完畢，如果要獲得軸承滿意的運(yùn)行及負(fù)荷在滾動(dòng)體上的正常分配，軸承徑向游隙的選擇非常重要。如何選擇軸承的徑向游隙成為檢驗(yàn)軸承選型合理與否的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。

徑向滾子軸承正常工作時(shí)，由于軸承及其相關(guān)元件（軸、箱體）通常具有高的徑向剛度，所以小的徑向游隙是有利的。但是，由于軸承是以過盈配合裝配到減速器箱體里，并且工作時(shí)軸承內(nèi)、外圈會(huì)產(chǎn)生一定的溫差，并且減速器的軸和箱體之間也會(huì)產(chǎn)生一定的溫差（通常軋機(jī)減速器的上述溫差照比普通減速器的溫差還要高很多），上述的這些因素全部會(huì)降低軸承出廠時(shí)的徑向游隙。所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)通常使用具有比正常徑向游隙高的軸承，即大游隙軸承（進(jìn)口軸承為C3組徑向游隙；國產(chǎn)軸承為3組徑向游隙）。

6、軸承的潤(rùn)滑

滾動(dòng)軸承要運(yùn)行可靠，必須充分潤(rùn)滑。潤(rùn)滑能防止?jié)L動(dòng)體、滾道及保持架之間的金屬直接接觸并保護(hù)軸承表面不受腐蝕。大約80%到90%的軸承過早失效都是由于不合格的潤(rùn)滑及/或污染引起的，從這樣的事實(shí)中可以看出潤(rùn)滑對(duì)于軸承使用的重要性。

6.1油潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)

通常軋機(jī)減速器的齒輪需要采用油潤(rùn)滑并且使用一種潤(rùn)滑劑比較簡(jiǎn)單，所以軸承也采用油潤(rùn)滑。軸承使用油潤(rùn)滑具有下列優(yōu)點(diǎn)：

●當(dāng)軸承高速、高溫工作時(shí)，潤(rùn)滑油可以散熱；

●速度非常低及重載時(shí)，潤(rùn)滑油易于滲透到軸承表面；

●在供應(yīng)潤(rùn)滑油到軸承位置方面，它需要的維護(hù)少，因此增強(qiáng)了運(yùn)行的可靠性；

●更換潤(rùn)滑油時(shí)間間隔長(zhǎng)，特別是對(duì)于中大尺寸的軸承；

●更換潤(rùn)滑油簡(jiǎn)單。

6.2循環(huán)油潤(rùn)滑

通常情況下，在下列情況下應(yīng)首先考慮用循環(huán)油潤(rùn)滑：

●循環(huán)油被應(yīng)用于齒輪潤(rùn)滑；

●利用潤(rùn)滑油來散熱；

●速度高并要阻止?jié)櫥偷目焖倮匣?/p>

●油浴潤(rùn)滑不能提供給軸承足夠的潤(rùn)滑油，如對(duì)于豎直或傾斜的軸；

●由于減速器的尺寸，需要油浴潤(rùn)滑提供大量的潤(rùn)滑油，或者通過過濾或離心泵使用潤(rùn)滑油總保持“新鮮”。

由于軋機(jī)減速器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高，軸承摩擦就產(chǎn)生很多的熱量，而且軋機(jī)減速器的工作環(huán)境溫度也很高，這樣，軸承工作時(shí)的溫度就會(huì)比一般用途的軸承溫度要高很多。常規(guī)的油浴潤(rùn)滑已經(jīng)不能滿足實(shí)際的工作需要，采用循環(huán)油潤(rùn)滑不僅對(duì)軸承產(chǎn)生潤(rùn)滑的作用，更主要的是對(duì)軸承的溫度也起到很好的控制作用。

7、小結(jié)

在軋機(jī)減速器設(shè)計(jì)中，軸承的應(yīng)用問題是設(shè)計(jì)者需要慎重考慮的關(guān)鍵問題之一。正確地選擇軸承型號(hào)和合理的軸承配置設(shè)計(jì)，不僅能夠提高軋機(jī)減速器的承載能力，而且也能提高軋機(jī)減速器的使用壽命，同時(shí)也會(huì)減少減速器在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。