高速箔轧机工作辊用角接触球轴承的改进

袁星辉　王贵吉

（洛阳汇工轴承科技有限公司）

摘　要：高速箔轧机工作辊止推轴承，一般选用角接触球轴承，因其运转速度高、承受载荷复杂，经常发生烧损、滚道边缘剥落、抱死、保持器断裂现象。止推轴承使用寿命普遍较短，甚至发热起火，是目前困扰各家生产企业的一大难题。通过对止推轴承运行工况的分析，提出了工作辊用止推轴承的结构改进，提高了轴承使用寿命，减少了因轴承损坏对生产企业的损失，取得积极效果。

关键词：高速箔轧机；工作辊；角接触球轴承；止推轴承

0　引言

随着国民经济的快速发展及人民生活水平的不断提高，板带箔的市场需求不断增加，各厂家对生产效率及产品质量的要求也日益提高。轧机转速、轧制力、弯辊力等工况条件越发苛刻，造成工作辊止推轴承损耗明显升高，因此产生的质量及安全事故也不断出现。如何保证止推轴承能够适应现有工况的要求，降低轴承损耗，已成为生产厂家及轴承企业迫在眉睫需要解决的问题。本文从轴承结构设计方面提出改进措施，对解决该问题起到明显的积极作用。

1　轴承运行工况分析

工作辊止推轴承，用来承受工作辊上产生的轴向力。理论上讲，工作辊产生的轴向力是很小的，一般为轧制力的 0.5%～1%。弯辊力一般小于轧制力的2%，最大不应超过5%；正常载荷条件下，轴承受力接触椭圆 如图1所示。

图中，OB为理论接触角，OA为受载状态下接触 角，2a为接触椭圆长轴，角度α为接触椭圆长半轴与钢球中心所对应的中心角，h为挡边高度，β为理论接触角与受载状态下接触角的夹角。正常轴承设计挡边直径D2＝De-Kd×DW，挡边高度h=（De－D2）/2。设计时，使轴承受载时接触椭圆边界正好落在挡边边缘，以此来确定挡边高系数Kd。

在实际生产中，因轧辊装配后存在轧辊交叉角，当交叉角为0.02°时，轴向力约为轧制力的1%，属于正常范围之内。当轧辊交叉角达到0.05°时，所引起的轴向力达到轧制力的5%［1］，轴向力的急剧增大，使得接触椭圆边缘超过挡边边缘，致使边缘应力集中，在转速较高时，使得轴承快速损坏。

另外，目前高速箔轧机较多采用板型仪控制板型偏差，可以根据板型偏差自动调节弯辊力的大小，以此更加精确地控制板型偏差。由于轧件的厚度不同、工作辊辊面磨损程度不均匀、工作辊辊面凸度量的不同，弯辊力会明显增加。弯辊力的增加会使工作辊辊径产生一定的倾斜，连同止推轴承内圈发生轴线偏斜，使得接触椭圆超出挡边边缘，亦使轴承迅速损坏。

如1850箔轧机，轧制力为400t，弯辊力为4t，转速600m/min时，止推轴承7030AC/DB大部分使用寿命在1a左右；轧制力不变，弯辊力增加为10t，转速提高为1 000m/min时，轴承寿命普遍为3个月左右，并且有 30%以上甚至1周以内出现发热、滚道边缘剥落、保持器断裂等异常损坏。经分析发现，全部为接触点偏离正常受载时的接触区，碾压到挡边边缘所致。

2　改进措施

增加挡边高系数。优化设计中，虽然适当提高了挡边高系数，但对于箔轧机工作辊止推轴承来说，还是不够。如7000AC型轴承挡边高系数一般取Kd=0.35，甚至对于40°接触角的角接触球轴承，仅取0.4～0.6之间［2］。

根据轧机具体工况，将挡边高系数提高到0.4～0.7之间。将明显改善轴承损耗大、接触点超过挡边的现象。以7030AC/DB外圈为例，原挡边高系数Kd=0.40，钢球直径Dw=准22.225mm，外圈滚道直径De=准209.829mm，则挡边直径为：D2=De-Kd×DW＝准200.09mm，挡边高度h=（De－D2）/ 2=4.4mm；现将挡边高系数提高至Kd=0.60，则挡边高度h=6.7mm。通过改进，有效减少了轴承滚道边缘剥落现象，以及由此引发的发热、抱死等现象，大大提高了轴承平均使用寿命。

3　结语

改进后跟踪结果表明，提高挡边高系数，对改善高速箔轧机工作辊止推轴承发热、抱死、非正常剥落等早期损坏现象，有明显作用。有效降低了轴承损耗及因轴承早期失效引起的质量及安全事故，得到使用厂家普遍认可。

［参考文献］ 

［1］陈占福.高速箔轧机工作辊操作侧止推轴承运行行为的研究［J］.轻合金加工技术，2000（6）：13-17.

［2］河南科技大学轴承研究所.滚动轴承主参数优化［M］.洛阳：河南科技大学，2004：111.

来源：《机械工程师》2014年

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