新型軸承結構在解決冷床托輪軸承損壞問題上的應用實踐

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動作移入靜齒條，在冷床上一邊步進，一邊冷卻。同時，在步進移鋼過程中，軋件在齒條上進一步矯直。當移到齊頭輥道時，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，當成層鏈上收集的軋件支數達到冷剪剪切支數時，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行矯直、均勻冷卻，并且一端齊頭，同時按冷剪剪切支數進行成排收集。

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、轉動，完成步進移鋼動作，托輪位于偏心輪之上。動臺架結構形式如圖1 所示，冷床托輪結構如圖2 所示。

圖1 動臺架結構形式

圖2 冷床托輪結構

近年來，冷床托輪軸承頻頻損壞，經統計，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，也增加了維修費用。同時，在夏季高溫季節進行軸承更換時，由于冷床下的高溫工作環境，維修人員揮汗如雨，同時進行的作業強度較高，極易發生中暑現象。經了解，其他鋼廠同類棒材車間冷床的托輪結構和軸承形式、規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構和運動形式的特殊性，目前還沒有好的解決辦法。

因此，對冷床托輪損壞問題進行攻關成為當務之急。由于無外部經驗可以借鑒，只能自力更生，找原因，想辦法。通過對冷床托輪運行情況、受力情況進行長時間的觀察、研究，找出了2 條托輪軸承結構的薄弱環節。

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

考慮增大軸承的規格，改用外圈比現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外圈的接觸面積比同規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、粉塵較多的環境，軸承無密封圈，便不能儲油，也無法防止氧化鐵皮粉末進入軸承，此方案只得作罷。

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

3 解決措施

為此，經過多年長時間的觀察、思考，研究設計如下一種新型的、較為復雜的托輪軸承結構，具體如圖3 所示。

圖3 新型托輪結構

新型托輪結構中，軸承為雙列向心調心滾子軸承，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倍，此種型號的軸承外徑與原軸承的外徑沒有變化，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，設計了軸承壓蓋，此壓蓋能將軸承外圈進行軸向固定，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，兩盤軸承的內檔距離變近，兩盤軸承內圈之間增加了隔套。此種軸承結構，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軸向力。這大大增加了軸承承受軸向載荷的能力。

新結構避免軸承腔內油脂泄露的能力更強，能減少加油次數，從而避免軸承因缺油而過早的損壞。

4 結論

對托輪進行改進后，經過較長時間的使用證明，該新型軸承結構新解決了如下問題：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用，年降低6212-2z 進口軸承消耗30盤；節省了維修工維修更換托輪軸承的工時及費用；避免高溫季節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生。