淺析南鋼帶鋼四輥軋機(jī)軸承損壞原因及改進(jìn)

朱寶將

摘 要：南鋼熱軋帶鋼四輥軋機(jī)軸承損壞的主要原因是它們?cè)诠ぷ髦兴艿膹较蚣拜S向載荷過(guò)大造成。工作輥與支承輥軸線(xiàn)的不平行引起其接觸面的軸向相對(duì)滑動(dòng)，由此產(chǎn)生較大的軸向滑動(dòng)摩擦力，軋件在軋制過(guò)程中偏離軋制中心線(xiàn)，造成各列軸承徑向載荷不均勻，往往會(huì)發(fā)生某一列軸承徑向載荷超載，從而導(dǎo)致整列軸承損壞。因此要研究四輥軋機(jī)軸承的受力分析、軋機(jī)機(jī)架的穩(wěn)定性等方面，對(duì)軸承進(jìn)行改型、機(jī)架進(jìn)行修復(fù)提高設(shè)備精度，來(lái)提高軋機(jī)軸承壽命，減少異常損壞。

關(guān)鍵詞：四輥軋機(jī)；徑向力；軸向力；軸承失效；改進(jìn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.048

南鋼帶鋼廠(chǎng)精軋四輥軋機(jī)共6架，每臺(tái)軋機(jī)工作輥軸承采用2097938四列圓錐滾子軸承，支承輥軸承采用6890250四列短圓柱軸承和1060深溝球止推軸承組合。持續(xù)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)軋制規(guī)格及鋼種以及機(jī)械、液壓系統(tǒng)傳動(dòng)穩(wěn)定性跟蹤，持續(xù)對(duì)軋輥軸承壽命跟蹤統(tǒng)計(jì)分析，持續(xù)對(duì)每一支燒損的軸承進(jìn)行解體檢查分析，發(fā)現(xiàn)工作輥2097938軸承損壞主要發(fā)生在靠近軋機(jī)操作側(cè)軋輥輥徑側(cè)的這一列軸承先損壞造成整列軸承損壞，支承輥6890250軸承主要是四列短圓柱軸承外圈及滾動(dòng)體碎裂。

1 軋輥軸承損壞原因分析

1.1 工作輥2097938軸承損壞原因分析

持續(xù)對(duì)每一支燒損的軸承進(jìn)行解體檢查分析，結(jié)合燒損軸承壽命跟蹤統(tǒng)計(jì)以及軋制的鋼種及規(guī)格，以及軋機(jī)設(shè)備、液壓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性分析，發(fā)現(xiàn)工作輥2097938軸承燒損的主要發(fā)生在是軋機(jī)操作側(cè)固定端某一列軸承，而傳動(dòng)側(cè)自由端軸承燒損很少發(fā)生，而且從燒損現(xiàn)象上看軸承潤(rùn)滑良好，但是軸承外圈和保持架斷裂，部分損壞的軸承滾動(dòng)體斷裂。圖1所示為四輥軋機(jī)工作輥與支承輥的受力分析簡(jiǎn)圖，從受力情況分析來(lái)看，帶鋼產(chǎn)品在軋制過(guò)程中，軋件的變形抗力主要是通過(guò)工作輥向支承輥傳遞，軋制軸向力主要是軋件與工作輥間之間的摩擦力向工作輥傳遞。也就是說(shuō)工作輥2097938軸承在軋制過(guò)程中受到軋制軸向力較多，而支承輥6890250軸承在軋制過(guò)程中受到軋制徑向力較多。從現(xiàn)場(chǎng)損壞的軸承解體后檢查分析與理論分析一致，當(dāng)生產(chǎn)的帶鋼軋制力大且此時(shí)機(jī)架系統(tǒng)穩(wěn)定性差時(shí)，軋制軸向力就會(huì)對(duì)工作輥固定端軸承影響很大，會(huì)造成工作輥軸承損壞，由此可以得出工作輥軸承損壞主要是受到較大軸向力所致。當(dāng)然任何四輥軋機(jī)在軋制過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生軋制軸向力，南鋼帶鋼廠(chǎng)軋機(jī)機(jī)架1996年投產(chǎn)以來(lái)使用年限較長(zhǎng)，機(jī)架工作輥窗口與支承輥窗口形位公差偏差較大，機(jī)架窗口中心與軋輥軸線(xiàn)不平行度較大，存在較大的交叉角，在軋制過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生較大的軸向力。

另外還有其他的一些原因造成工作輥軸承損壞，比如軋件在軋制過(guò)程中偏離軋制中心線(xiàn)，也會(huì)造成工作輥軸承各列軸承承受的載荷偏載，造成軸承某一列先過(guò)載損壞，從而導(dǎo)致整個(gè)軸承損壞；又比如軋輥裝配過(guò)程中工作輥軸承四列圓錐滾子與軸承外圈游隙調(diào)整不當(dāng)也會(huì)造成軸承偏載損壞。

1.2 支承輥輥軸承損壞原因分析

如前面的軋輥受力分析可知，支承輥主要承受軋制時(shí)的徑向力，由于南鋼帶鋼廠(chǎng)機(jī)架牌坊尺寸受限，支承輥軸承選型為6890250四列短圓柱軸承，軸承損壞現(xiàn)象基本上為滾動(dòng)體碎裂及軸承外圈跑道駁落。從損壞現(xiàn)象上可以分析得出支承輥軸承損壞的原因只要為過(guò)載疲勞損壞。

2 減少軋輥軸承損壞改進(jìn)措施

軋輥在裝入機(jī)架內(nèi)后，由于機(jī)架窗口形位公差控制不當(dāng)、工作輥及支承輥軸承座磨損、軋輥磨削精度低、軋機(jī)底板里外側(cè)偏差大，軋制中心線(xiàn)偏移過(guò)大，里外側(cè)軋輥輥縫調(diào)整不一致，這些均會(huì)造成軋輥軸線(xiàn)空間交叉。如圖2所示。

軋輥存在空間交叉較大時(shí)對(duì)工作輥軸承軸向力產(chǎn)生尤為明顯，同時(shí)對(duì)支承輥軸承徑向力偏載影響也較大，對(duì)工作輥軸承和支承輥軸承損壞均有加劇。

針對(duì)南鋼帶鋼廠(chǎng)現(xiàn)狀，為減少四輥軋機(jī)軸承異常損壞，需采取以下改進(jìn)措施：

（1）從提高機(jī)架穩(wěn)定性入手：一方面日常檢修時(shí)安排專(zhuān)人對(duì)6臺(tái)機(jī)架有計(jì)劃性的檢測(cè)機(jī)架牌坊窗口尺寸，發(fā)現(xiàn)窗口尺寸偏差在0.8mm以上的，須更換軋機(jī)襯板來(lái)控制窗口尺寸，年修時(shí)對(duì)軋機(jī)機(jī)架牌坊進(jìn)行大修提高機(jī)架精度；另一方面對(duì)工作輥平衡缸及上支承輥平衡缸進(jìn)行檢查減少跑冒滴漏和內(nèi)泄；以及對(duì)軋機(jī)里外側(cè)底板標(biāo)高進(jìn)行檢查，標(biāo)高差控制在0.5mm內(nèi)。

（2）從提高軸承座精度和軋輥裝配質(zhì)量入手：每6個(gè)月對(duì)所有軋輥軸承座外部尺寸、對(duì)稱(chēng)度及內(nèi)孔尺寸、橢圓度進(jìn)行檢測(cè)，超過(guò)圖紙公差范圍的軸承座進(jìn)行修復(fù)或報(bào)廢更新；對(duì)每支軋輥裝配按規(guī)范裝配并進(jìn)行標(biāo)識(shí)記錄統(tǒng)計(jì)，便于追溯查找原因。

（3）提高軋輥車(chē)磨削精度，軋輥圓度及橢圓度控制在0.03mm內(nèi)。

（4）提高生產(chǎn)操作水平：一方面控制粗軋進(jìn)入四輥軋機(jī)來(lái)料尺寸，減少軋件對(duì)軋輥的沖擊力；一方面提高四輥軋機(jī)軋制中心線(xiàn)對(duì)中、兩側(cè)壓下量均衡，各機(jī)架壓下量均衡分配，有效控制軋件軋制力均衡。

（5）對(duì)軋輥軸承進(jìn)行改進(jìn)：將工作輥2097938軸承滾動(dòng)體及軸承內(nèi)外圈厚度進(jìn)行重新分配，提高承受軸向力能力；將支承輥6890250軸承改型為6890260，同時(shí)對(duì)支承輥軸承材質(zhì)Cr15改進(jìn)為滲碳鋼材料。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)上述改進(jìn)措施落實(shí)、跟蹤使用效果，發(fā)現(xiàn)軋機(jī)軸承在線(xiàn)燒損率由原來(lái)的5.7支/萬(wàn)噸降低到3.5支/萬(wàn)噸，下降幅度達(dá)到38%，

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