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浅谈轧机轴承的寿命分析-通联轴承技术部

轧机轴承的选择和轧机轴承寿命计算

轧机轴承的选择要点

根据轧机轴承的工作条件，轧机轴承主要有以下特点：
1.轴承的安装容积有限，特别是轴承外径尺寸受轧辊直径限制，不可能设计很大的轴承直径，轴承的外径尺寸必须在轴承箱允许最小的壁厚范围内。
2.轴承承受的径向载荷很大，要求轴承能承受强大的轧制力。
3.轴承有较大的冲击载荷，特别是当轧机开始咬钢和抛钢的瞬间，冲击载荷最大。
4.轴承要承受较大的轴向载荷，型材轧机轴向载荷主要来自孔型的轧制力及孔型的不对称力，板材及带材轧机的轴向载荷主要是弯辊力、支架与轧辊座的间隙，以及工作辊与支承辊交错角引起的摩擦力。
5.轴承要适应高的轧制速度要求。
6.由于轧机需要频繁换辊，要求轴承装卸简单、方便。
7.轴承润滑方式简单，很容易保证完全润滑，无缺油润滑现象。
8.密封结构可靠，性能良好，能防止外界的杂质侵入和润滑剂泄漏；且装卸简便，不易损坏。从轴承有限的安装容积来说，四列圆柱滚子轴承和四列圆锥滚子轴承在径向尺寸受到限制时，都能依据轧辊的辊颈直径选择轴承外径适合轧辊最大修磨量的辊体直径的要求。但就轴承的承载能力来说，四列圆柱滚子轴承的径向承载能力要比相同尺寸的四列圆锥滚子轴承的要大，但四列圆柱滚子轴承不能承受轴向载荷，必须要在轧辊上安装承受轴向载荷的轴承，才能发挥四列圆柱滚
子轴承承受径向载荷大的优点，同时需要增加轧辊的长度和设备的制造重量。四列圆锥滚子轴承在承受径向载荷的同时能承受轴向载荷，使轧辊轴承的安装比较简单，但当轴承内部存在间隙时，四列圆锥滚子轴承在轴向载荷的作用下，有可能造成其中的两列滚子卸载，降低了轴承的承载能力。在这种情况下，选择四列圆柱滚子轴承作为轧辊轴承要优于四列圆锥滚子轴承。在选择轧辊轴承结构时，除考虑轴承的承载能力外，轴承允许的轧制速度也是很重要的，从轴承允许最高转速来说，在同等的润滑和冷却的条件下，四列圆柱滚子轴承和四列圆锥滚子轴承都允许有较高的旋转速度，但当轧制速度超过30米/秒时，四列圆柱滚子轴承的高速性能要好于四列圆锥滚子轴承。这是由于圆锥滚子轴承在高速下转动，轴向载荷使滚子的球形基面紧紧压在挡边上，产生滑动摩擦，使轴承的温升很高，限制了轧制速度的提高。此外，轧制速度提高，必须要求轴承制造精度的提高，四列圆锥滚子轴承的保持架加工不可能像四列圆柱滚子轴承的保持架一样加工得比较精密，使滚子在离心力的作用下，套圈和滚子与保持架的摩擦减少。高速线材轧机其轧辊轴承大都采用单列或双列圆柱滚子轴承与成对双联的角接触球轴承组合，就是充分利用该两种轴承的高速性能。将轧辊轴承箱在轧辊的轴颈上进行快速安装和拆卸，实现轧机的频繁快速换辊是轧机对轧辊轴承的又一要求。四列圆锥滚子轴承只有在轴承内径与轧辊轴颈采用松配合的情况下，才能实现轴承在轴颈上的快速装卸。但是这种配合在中速和高速的情况下，经常会导致辊颈的磨损，就是在轴承内圈的内径增加螺旋润滑槽，也不可能把磨损控制到极限以内。
四列圆柱滚子轴承，由于其为可分离型，轴承外圈和滚子保持架组件可与内圈分离，内圈紧配合安装在轧辊的轴颈上，轴承箱与轧辊成可分离型，而且可互换。当轧机变换轧制程序时，可以自由地选择轧辊与轴承箱组合，实现快速换辊的目的，避免了轴承内圈与辊颈磨损的问题，特别适合于高轧制速度场合使用。

四列圆锥滚子轴承必须采用紧配合时，可以采用锥孔配合的方法。紧配合在轧辊的锥形轴颈上，采用液压紧固、液压拆卸的方法实现快速的在轧辊上安装与拆卸。但是要将轴承锥孔和轧辊锥形轴颈加工的符合装配的要求，并不是一件很容易的事，同时将轴承锥孔紧配合在锥形轴颈上，即使其径向过盈得到保证，也会随着轴承内圈沿着轴向紧固各截面的壁厚不等而变形不同，使各列滚子的径向游隙不可能一样，极容易造成轴承的偏载现象。因此圆锥孔四列圆锥滚子轴承并不为人们广为使用。
轧辊的定位轴承，主要是用来承受轧辊的轴向载荷，其内圈或外圈为间隙配合时，可由内圈或外圈固定的止动槽，防止轴承的相对滑动。从承载能力来说，单列深沟球轴承的轴向承载能力最低，四点接触球轴承与双列角接触球轴承承载能力一样，但四点接触球轴承安装宽度几乎要比双列角接触球轴承少二分之一，新设计的轧机定位轴承基本上不采用双列角接触球轴承了。大锥角双列圆锥滚子轴承的轴向承载能力要比四点接触球轴承大，推力圆锥滚子轴承的轴向承载能力要比大锥角双列圆锥滚子轴承的大，但这些轴承需要预先调整好轴向游隙或采用预载荷的方法安装在轧辊上，才能充分发挥其性能。此外，这
些轴承的允许轧制速度也随着其轴向载荷的提高而降低，所以应该在承载能力与允许轧制速度之间，选择两者都能符合轧机要求的轴承结构。
近年来，自带密封的轧机轴承，已经渐渐为轧钢机行业所认识。虽然这种自带密封的轧机轴承安装密封圈的空间位置有限，两唇口所形成的空腔更有限，密封圈的主要功能是防水，给轧机轴承增加一层辅助性密封虽不能替代充分密封的传统式密封件，但对改善轴承的工作环境非常有效。能够延长轧机轴承的使用寿命，特别是热轧连轧机组上的轧辊轴承，已经显示出独特的使用性能，开始得到广泛的应用
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