20輥軋機(jī)背襯軸承的使用與維護(hù)

盧云峰

（本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責(zé)任公司，遼寧 丹東 118300）

軸承非正常報(bào)廢造成軸承消耗一直居高不下，影響噸鋼成本，所以掌握背襯軸承的相關(guān)維護(hù)方法非常重要。二十輥軋機(jī)的支承輥通常是采取多支點(diǎn)梁結(jié)構(gòu)（即由多個(gè)圓柱滾至軸承、鞍座、心軸構(gòu)成）。由于二十輥軋機(jī)采用塔形輥系，軋制力由工作輥通過中間輥呈扇形傳遞給外層支承輥的背襯軸承上，背襯軸承將所承受的載荷通過心軸和鞍座均勻地傳遞給機(jī)架，因此軋機(jī)剛度相對(duì)較大，軋輥撓曲變形較小，由此能夠軋制高精度的帶材。另外，背襯軸承的尺寸精度決定了軋制力的分布是否均勻。

1 背襯軸承的結(jié)構(gòu)及使用條件

背襯軸承和普通軸承在使用條件上存在一定的差異性，例如普通軸承是外圈固定，內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，而背襯軸承正好相反；其次是背襯軸承的轉(zhuǎn)速高，變速頻繁，載荷較大。背襯軸承使用條件有以下幾點(diǎn)，第一，外圈整體厚度及研磨層厚度足夠，以此保證外圈擁有一定的承載力；第二，背襯軸承外圈必須要有足夠的抗沖擊能力，可以應(yīng)用淬火來達(dá)到該目的；第三，內(nèi)圈的抗疲能力；第四，保證滾動(dòng)體的抗疲勞能力，該性能需要重點(diǎn)關(guān)注材料的選擇以及形狀的設(shè)計(jì)。

2 背襯軸承的安裝要求

背襯軸承的尺寸精度是極高的，內(nèi)外環(huán)的誤差通常小于5 μ m，且在最大壁厚點(diǎn)處都標(biāo)有箭頭。在背襯軸承安裝過程中，首先要做的便是需要將尺寸一樣的背襯軸承安裝至同一根軸上，外圓面保持方向一致。反之，若背襯軸承未根據(jù)安裝標(biāo)準(zhǔn)為同一方向，那則會(huì)導(dǎo)致背襯軸承在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常振動(dòng)，加劇滾柱疲勞性，不僅嚴(yán)重降低其運(yùn)行年限，也很大程度影響產(chǎn)品質(zhì)量。

運(yùn)行期間，每一個(gè)背襯軸承的磨損是具有差異性的，主要原因分為兩點(diǎn)，第一是由于當(dāng)軋制帶材的寬度比軋機(jī)的最大軋制寬度窄時(shí)，軋輥中部背襯軸承所承受的載荷大于軋輥兩端背襯軸承所承受的載荷，磨損相對(duì)嚴(yán)重；第二，則是因?yàn)槎佨垯C(jī)外部的軸要遠(yuǎn)高于內(nèi)部軸要承受的負(fù)荷，這也將直接增加了外軸的背襯軸承磨損程度。由此可以得出結(jié)論，為了能夠保障并提高背襯軸承的使用年限，對(duì)于背襯軸承的位置應(yīng)該每隔一段時(shí)間進(jìn)行更換，與此同時(shí)做好記錄。一般來說，背襯軸承的運(yùn)行時(shí)間達(dá)到400小時(shí)～1000小時(shí)之間就需要對(duì)其位置進(jìn)行變換。此外，由于背襯軸承的內(nèi)環(huán)在心軸上是處于靜止的狀態(tài)的，因此只有四分之一的環(huán)面是負(fù)載區(qū)，綜上，定期將內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)至另一個(gè)載荷區(qū)，則能夠有效提高背襯軸承的運(yùn)行年限。

3 背襯軸承的潤(rùn)滑

二十輥軋機(jī)的受力原理是在小直徑工作輥上產(chǎn)生的軋制力，通過一系列較大的軋輥，最后由背襯軸承傳遞至機(jī)架上。由此，對(duì)于背襯軸承的維護(hù)上而言，潤(rùn)滑扮演著極其重要的角色，將直接關(guān)系到軸承的使用壽命。背襯軸承的潤(rùn)滑作用有很多，例如降低相關(guān)元件的摩擦，保護(hù)軸承表面不受損害，清除異物，最后還能對(duì)軸承起到冷卻的作用等。

潤(rùn)滑系統(tǒng)分為軋機(jī)工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)和背襯軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)兩部分。首先按照軋制工藝的差異性來說，工藝?yán)鋮s潤(rùn)滑劑通常采取乳化液和礦物油兩種。其中礦物油的優(yōu)勢(shì)在于潤(rùn)滑性好，可以有效減少軋制力，延長(zhǎng)軋輥的使用壽命，同時(shí)還能夠讓帶材獲取良好的表面質(zhì)量，不過缺點(diǎn)在于冷卻能力較弱，從經(jīng)濟(jì)成本來說也相對(duì)較高，通常用于中小型軋機(jī)。另外一種就是乳化液，該潤(rùn)滑劑的主要優(yōu)勢(shì)在于冷卻效果強(qiáng)，通常被用在大型軋機(jī)或者是高速軋機(jī)中。由于乳化液具有水分多的特征，且相較于油，水的熱容要大于兩倍，蒸發(fā)潛熱大于十倍，因此乳化液可以在非常短暫的時(shí)間吸收大量熱。

3.1 共用潤(rùn)滑系統(tǒng)

當(dāng)工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)應(yīng)用礦物油過程中，為了能夠避免產(chǎn)品被污染，所以通常和背襯軸承采取同一個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)。按照多輥軋機(jī)的特征及使用要求，具有低粘度特征的潤(rùn)滑礦物油是最佳選擇。但與此同時(shí)，這種礦物油還具有一定不足，就是無法提供較為充分的軸承潤(rùn)滑。為了能夠解決該問題，則需要提高潤(rùn)滑油流量。若背襯軸承的潤(rùn)滑油流量不夠充分，則或會(huì)導(dǎo)致軸承外環(huán)出現(xiàn)變形、損壞等情況。一般來說，礦物油的過濾精度必須要小于5μ m才能符合使用標(biāo)準(zhǔn)，也才能有效延長(zhǎng)軸承的使用年限。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)不同背襯軸承直徑的潤(rùn)滑油用量范圍進(jìn)行概括，如背襯軸承直徑為110/mm～120/mm推薦潤(rùn)滑油用量為5/L·min-1～7/L·min-1；背襯軸承直徑為160/mm～165/mm推薦潤(rùn)滑油用量為10/L·min-1～15/L·min-1；背襯直徑為220/mm～225/mm推薦潤(rùn)滑油用量為15/L·min-1～25/L·min-1。

3.2 獨(dú)立使用的潤(rùn)滑系統(tǒng)

一般來說，當(dāng)工藝潤(rùn)滑采用乳化液時(shí)，背襯軸承就必須要采用獨(dú)立的潤(rùn)滑系統(tǒng)。 主要原因在于乳化液中所含的水分會(huì)對(duì)軸承造成侵蝕的影響。目前較為常見的獨(dú)立潤(rùn)滑有油霧潤(rùn)滑和循環(huán)稀潤(rùn)滑。其中油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)主要包含油水濾清器、減壓閥、油霧發(fā)生器、空氣加熱器、油加熱器等。該系統(tǒng)雖然是一個(gè)可靠的方式，但在生產(chǎn)操作中往往會(huì)受到各種制約，導(dǎo)致實(shí)際效果并不理想。例如潤(rùn)滑油的霧化能力，霧化溫度等都有較高的要求。根據(jù)實(shí)踐所知，我國(guó)所引入的眾多輥軋機(jī)中，由于油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)并不能帶來理想效果，最終也不得不棄用而改用與工藝潤(rùn)滑同樣的乳化液潤(rùn)滑。另外，如果是采用循環(huán)稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)時(shí)，需要采用整體密封裝置的背襯軸承，預(yù)防乳化液被污染。

4 背襯軸承的重磨

背襯軸承在運(yùn)行期間會(huì)逐漸發(fā)生各種損傷，例如壓扁、壓坑等，按照實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所得，背襯軸承在運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)高達(dá)3000小時(shí)后，就需要進(jìn)行重磨維護(hù)。在軋輥磨床上進(jìn)行背襯軸承磨削，按照規(guī)范流程進(jìn)行操作，否則在運(yùn)行軸承出現(xiàn)回火，另外，重磨維護(hù)工件修復(fù)情況由工件的硬度、材料以及工件的粗糙度等因素所決定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，磨削背襯軸承外環(huán)需要使用陶瓷型氧化鋁砂輪，輪砂需要經(jīng)過嚴(yán)格的修磨后才能使用，砂輪線速度控制在25m/s～30m/s，磨削過程中應(yīng)該應(yīng)用乳化液進(jìn)行冷卻。采用乳化液的主要目的在于預(yù)防磨削面發(fā)熱，同時(shí)還能對(duì)磨削進(jìn)行沖洗，使其保持清潔狀態(tài)。

需要進(jìn)行重磨的背襯軸承外環(huán)的倒角與圓角部分進(jìn)行修復(fù)時(shí)會(huì)被一點(diǎn)點(diǎn)消磨沒，所以要在應(yīng)用過程中避開應(yīng)力集中區(qū)域，將邊緣倒角進(jìn)行重新打磨，同時(shí)在倒角與圓柱的過渡地帶采用拋光處理方法。我們使用專業(yè)的測(cè)微儀器對(duì)外環(huán)重磨進(jìn)行檢測(cè)，將測(cè)量結(jié)果進(jìn)行標(biāo)記，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示來判定最大壁厚點(diǎn)。為了使背襯軸承的重磨精度在可控范圍內(nèi)，需要采用先進(jìn)的切削工藝，選擇適合的切削工具，此次就具體介紹幾種重磨方法。

第一種，將背襯軸承進(jìn)行整體磨削，采用這一方法第一步將磨削芯軸與背襯軸承進(jìn)行固定，利用軸承上的瑣將錐型襯套與螺母鎖緊，內(nèi)環(huán)膨脹，此方法目的是將內(nèi)部空隙進(jìn)行全面填充，最后一步將外環(huán)滾動(dòng)體與保持架對(duì)齊，該種重磨方式的缺陷是耗時(shí)較長(zhǎng)，需要將整個(gè)背襯軸承進(jìn)行拆卸安裝，且測(cè)量精確度也需要花費(fèi)不少時(shí)間。第二種，外環(huán)單獨(dú)磨削，該種方法應(yīng)用十分普遍，主要優(yōu)勢(shì)在于操作簡(jiǎn)單。將外環(huán)裝置磨削芯軸上，采用液壓的方法讓芯軸膨脹，夾緊軸承外環(huán)，即可進(jìn)行磨削操作。第三種，外環(huán)成組磨削，該方式的主要優(yōu)勢(shì)在于可以確保背襯軸承在同一根支持軸上受力均勻。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)顯示，外環(huán)成組磨削，為了確保精度，磨削芯軸與軸承外環(huán)間必須要緊密配合，所以需要采取感應(yīng)加熱法來將外環(huán)加熱，隨后才能安裝至芯軸。 同理，外環(huán)卸下時(shí)，也需要采取感應(yīng)加熱的方式。 需要注意的是為了保障外環(huán)能夠順利的被安裝及拆卸，必須要采取水冷的方式來避免芯軸自身被加熱。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，正確安裝、合理潤(rùn)滑、適時(shí)重磨及精心維護(hù)對(duì)于保證20輥軋機(jī)背襯軸承的精度、延長(zhǎng)其使用壽命及提高產(chǎn)品精度有著重要的意義。