新型軸承結(jié)構(gòu)在解決冷床托輪軸承損壞問題上的應(yīng)用實(shí)踐

徐玉兵

（新疆昆玉鋼鐵有限公司，新疆 伊犁 833200）

1 棒材車間冷床工作原理

軋鋼廠棒材車間冷床一般為齒條步進(jìn)式，采取液壓裙板上鋼方式，裙板輸入輥道前面配有加速輥道，導(dǎo)板上安裝有分鋼板。倍尺飛剪將分段后的高溫軋件通過加速輥道、副冷床裙板輥道加速，并且將前后兩段軋件前的頭尾拉開一定距離，然后由裙板的升降動作將軋件送入冷床矯直板，軋件在鑄鐵矯直板上有所冷卻降溫，然后由動齒條的步進(jìn)動作移入靜齒條，在冷床上一邊步進(jìn)，一邊冷卻。同時，在步進(jìn)移鋼過程中，軋件在齒條上進(jìn)一步矯直。當(dāng)移到齊頭輥道時，冷床后的鋼材一端齊頭，然后再由動齒條移到成層收集鏈上，動齒條每動作一次，成層收集鏈的鏈條移到一個小距離，這個距離等于1 根齒條1 個齒中所有鋼材直徑的總和，當(dāng)成層鏈上收集的軋件支數(shù)達(dá)到冷剪剪切支數(shù)時，冷床移鋼小車升起，將鋼筋平移放至冷床輸出輥道上。冷床的作用是對倍尺分段的高溫軋件進(jìn)行矯直、均勻冷卻，并且一端齊頭，同時按冷剪剪切支數(shù)進(jìn)行成排收集。

2 主要問題及原因分析

棒材冷床長度一般為108 m，冷床本體由動、靜齒條組成。動齒條安裝到動臺架上，動臺架一共有18 個，每個動臺架由6 個托輪托舉、轉(zhuǎn)動，完成步進(jìn)移鋼動作，托輪位于偏心輪之上。動臺架結(jié)構(gòu)形式如圖1 所示，冷床托輪結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖1 動臺架結(jié)構(gòu)形式

圖2 冷床托輪結(jié)構(gòu)

近年來，冷床托輪軸承頻頻損壞，經(jīng)統(tǒng)計，近3年來共損壞并更換了150 盤托輪軸承，占冷床全部在用軸承總數(shù)的70%。大量的軸承損壞和更換，占用了車間維修工很大的維修工作時間，也增加了維修費(fèi)用。同時，在夏季高溫季節(jié)進(jìn)行軸承更換時，由于冷床下的高溫工作環(huán)境，維修人員揮汗如雨，同時進(jìn)行的作業(yè)強(qiáng)度較高，極易發(fā)生中暑現(xiàn)象。經(jīng)了解，其他鋼廠同類棒材車間冷床的托輪結(jié)構(gòu)和軸承形式、規(guī)格與本廠的基本一致，也存在軸承頻頻損壞問題，由于冷床托輪軸承結(jié)構(gòu)和運(yùn)動形式的特殊性，目前還沒有好的解決辦法。

因此，對冷床托輪損壞問題進(jìn)行攻關(guān)成為當(dāng)務(wù)之急。由于無外部經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，只能自力更生，找原因，想辦法。通過對冷床托輪運(yùn)行情況、受力情況進(jìn)行長時間的觀察、研究，找出了2 條托輪軸承結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。

冷床托輪內(nèi)軸承選型、軸承的安裝形式有缺陷，由于托輪內(nèi)軸承為兩盤深溝球軸承，型號為6210-RS，軸承外側(cè)帶防塵蓋（密封圈），托輪軸承的損壞形式大多是保持架損壞，而滾珠、滾道都不會出現(xiàn)點(diǎn)蝕，通過查閱機(jī)械設(shè)計手冊，根據(jù)軸承的損壞理論，以及托輪安裝的現(xiàn)場情況，判斷托輪軸承的損壞原因是所選用規(guī)格形式偏小，軸承因承受軸向力的能力太大。

考慮增大軸承的規(guī)格，改用外圈比現(xiàn)在大一號的深溝球軸承，但是通過計算，如果軸承型號變大后，托輪踏面厚度變薄，有托輪斷裂的危險。此方案風(fēng)險太大，不可取。

考慮改變軸承型號的辦法，最初擬選用單列圓柱滾子軸承NUP210，此種軸承的滾動體與內(nèi)外圈的接觸面積比同規(guī)格的單列深溝球軸承要大，承受徑向載荷的能力較大，雙盤成對使用，也能承受一定的軸向力。但是，此軸承上無法安裝防塵蓋（密封圈），因冷床托輪處于高溫、粉塵較多的環(huán)境，軸承無密封圈，便不能儲油，也無法防止氧化鐵皮粉末進(jìn)入軸承，此方案只得作罷。

軸承托輪結(jié)構(gòu)及軸承安裝形式的設(shè)計沒有考慮（或忽略了）偏心輪大軸的熱膨脹問題。

3 解決措施

為此，經(jīng)過多年長時間的觀察、思考，研究設(shè)計如下一種新型的、較為復(fù)雜的托輪軸承結(jié)構(gòu)，具體如圖3 所示。

圖3 新型托輪結(jié)構(gòu)

新型托輪結(jié)構(gòu)中，軸承為雙列向心調(diào)心滾子軸承，型號為22212TN1/W33，此種軸承承載能力較大，主要承受徑向載荷，也能承受任一方向的軸向載荷，特別適用于在重載和振動載荷下工作，且極限轉(zhuǎn)速低。此種軸承承受徑向載荷能力是12.2 t，比原來的軸承增大了1.5 倍。同理，承受軸向載荷的能力也增加數(shù)倍，此種型號的軸承外徑與原軸承的外徑?jīng)]有變化，不會因托輪踏面厚度變薄而損壞。

為了解決此種軸承沒有密封蓋、封不住油脂的問題，設(shè)計了軸承壓蓋，此壓蓋能將軸承外圈進(jìn)行軸向固定，并且安裝有骨架橡膠油封，密封效果更好，兩盤軸承的嵌入托輪的深度加大，兩盤軸承的內(nèi)檔距離變近，兩盤軸承內(nèi)圈之間增加了隔套。此種軸承結(jié)構(gòu)，無論托輪來自任一方向的軸向力時，兩盤軸承都能同時承擔(dān)軸向力。這大大增加了軸承承受軸向載荷的能力。

新結(jié)構(gòu)避免軸承腔內(nèi)油脂泄露的能力更強(qiáng)，能減少加油次數(shù)，從而避免軸承因缺油而過早的損壞。

4 結(jié)論

對托輪進(jìn)行改進(jìn)后，經(jīng)過較長時間的使用證明，該新型軸承結(jié)構(gòu)新解決了如下問題：解決冷床托輪頻頻損壞的問題，冷床托輪壽命顯著延長；降低托輪及軸承備件費(fèi)用，年降低6212-2z 進(jìn)口軸承消耗30盤；節(jié)省了維修工維修更換托輪軸承的工時及費(fèi)用；避免高溫季節(jié)在冷床下狹窄空間搶修更換托輪軸承造成的中暑、工傷隱患；保證了動臺面的傳動精度，避免了冷床軋廢的產(chǎn)生。