分析多列滚动轴承的机构和偏载
发布时间:2022-03-16 16:49:59来源:乾润钢球
宝钢热轧部2050连续可变凸度(cvc)热轧精轧机组是从德国SMs公司引入的,此轧机上装有弯辊装置和工作辊轴向抽动装置。工作辊操作侧采用一种特殊设计的四列组合轴承,当中两列为圆柱滚子,两列为圆锥滚子。轴承在50多吨弯辊力作用下,工作寿命普遍较短,在机烧熔事故时有发生,损失巨大。
1、轴承的工作载荷对轴承使用寿命的影响关于滚动轴承已就几何学、接触力学、动力学、摩擦与磨损、润滑、疲劳损伤、振动、材料等各方面进行了详尽的研究,所取得的研究成果已使滚动轴承的寿命和工作可靠性有了极大的提升。因此,轴承的疲劳寿命公式也几经修改,演变成今天的形式。1.1 各列轴承偏载是影响轴承总体寿命的主要因素现代轧机因轧制力的增大,要求轧辊辊颈采用多列轴承,结果,其理论设计主要运用多列滚动体均匀受载来提高轴承的承载能力。1.2偏载导致滚子倾斜使轴承寿命缩短一般轧辊轴承滚子的长度比较长,同时在轧辊安装或使用过程中,各种误差与弯辊力的影响、任何轧辊的不同轴度及挠度变形,都将导致轧辊轴承各列滚子的偏载。偏载不但影响多列滚子轴承各列滚子间的载荷分配不均,并且更严重地引起单列滚子发生倾斜,造成局部应力集中,会严重影响轴承的使用寿命。1.3偏载导致打滑而降低轴承寿命滚动轴承中滚动体与滚道之间的载荷仅仅作用在很窄的接触面上,虽然滚动轴承的载荷不太大。但在滚动体与滚道接触面上产生的应力却很大。因此,在滚动轴承设计或使用寿命评定中,要考虑的关键因素是滚动条件的破坏,而不是滚动体的破碎。
2、热轧多列轧辊轴承的偏载分析及测量2.1 现况介绍宝钢2050热轧精轧机组中操作侧的组合轴承使用情况不够稳定,轴承损坏比较频繁,从轴承损坏的具体情况可以看出,损坏的组合轴承中,多数为靠近辊身侧的一列圆柱滚子普遍出现外圈滚道发生大面积剥落及滚动体碎裂等现象;另外,轴承座与弯辊柱塞相接触的柱面容易被磨平甚至脱落。在大弯辊力作用下,如何减少轴承损坏、保证轴承稳定工作已成为亟待解决的问题。2.2 偏载的原因对轧机中多列滚子轴承,其异常偏载主要来自轧机辊系特征,即轴承载体的弹性变形与高速复合特征。普通四辊轧机工作辊操作侧轴承把工作辊和轴承座联系在一起,形成一个转动副,而轴承座安装在机架窗口中与机架形成一个移动副,同时轴承座尚受到液压弯辊缸柱塞的约束,并通过轴承座/轴承向辊颈施加弯辊力。在刚性构件假设下,各构件均可视为刚体,它们之间组成一个稳定的结构,弯辊力均匀地作用在工作辊与轴承座之间形成转动副的轧辊轴承上。实际状况往往并非如此,受弯辊力的作用使工作辊和轴承座均产生较大的弹性变形,它使轧辊轴承的承载状态发生变化。当轧辊轴承发生变形时,安装轴承的辊颈会随着发生相应的倾斜,而轴承的内环因固接在轧辊的辊颈上也一起倾斜;轴承外圈受轴承座的约束,因轴承座在约束的限制下,只能沿牌坊窗口上下平动,而不能转动,因此轴承内外环之间沿轧辊轴线的方向形成一个楔形间隙,轧辊轴承一般为四列辊子轴承,间隙不均势必造成各列滚动体之间的载荷分配严重不均;此外,由于操作侧轴承座与牌坊间轴向固定,故还会在轴承内产生一个很大的附加轴向载荷。
3、多列轧辊轴承部位的改造3.1 改造的机构原理分析为避免发生文中所述的烧损情况,必须改进轴承座部分结构,以使这种机构具备在轴承座发生相对偏转时,有适应辊颈偏斜所需的活动度的能力。因此,工作辊轴承座既能保证轴向固定和传递弯辊力,又能在弯辊力作用下获得适应辊颈偏转所需的自由度,是轴承载体机构设计必须满足的要求。3.2 机构改造cVc轴的改造是将其改为偏心轴,而液压弯辊缸垫块处则由整体式结构改成两体式结构。根据轧机杆系机构中的受力分析和轧机轴承座及部件的具体结构特点,为解决轴承的异常损坏采取了新的方案,轴承座上的cVc轴和液压弯辊缸的垫块采用了全新的结构。3.3 效果新式结构已在宝钢2050热轧精轧机组的F4机架上试用,对每种结构的前后使用效果进行了多次在机测试,现场的实测结果证明了该机构的有效性。
4、总结(1)通过边界元计算出该轧机轴承存在偏载问题。(2)第一次在轧机上通过在线测试证实了轧机轴承偏载的存在,并测出了偏载系数为1.47。(3)在轴承座上进行了改造,使轧机辊系增加了轴承座偏转所需的自由度,偏载降低达90%。通过近两年的探索与攻关,最终在宝钢2050热轧精轧机上进行了改造并进行许多测试验证,改进后的轴承座目前正在轧机上使用。
乾润钢球专业提供大量轴承钢球产品,欢迎来电垂询!