基于熱軋軋機輥軸承密封及潤滑適應(yīng)性改造

孟憲偉

摘要：軋機軸承用于冶金軋機機架的軋輥頸、滾筒上所用的軸承，采用圓柱滾子軸承承受徑向載荷，深溝球軸承或角接觸球軸承、或徑向設(shè)計或止推設(shè)計的圓錐滾子軸承承受軸向載荷。軸承損壞往往是由于密封效果不良，裝配及工況條件差造成的，通過現(xiàn)場實踐及統(tǒng)計分析，改進(jìn)軸承的密封性是提高軸承設(shè)備壽命的保障。

關(guān)鍵詞：軸承；潤滑；密封；機架輥

前言

當(dāng)前冶金生產(chǎn)中的熱軋領(lǐng)域，軋輥軸承是軋機的主要受力零件之一，它分為徑向軸承和軸向止推軸承。軋輥工況條件往往處在高溫、氧化鐵皮較多、冷卻水、油污、沖擊重載條件下作業(yè)，加上設(shè)計中對設(shè)備缺乏了解，對軋機軸承的安裝和維護(hù)不到位，軸承磨損極為嚴(yán)重，因裝配質(zhì)量問題常造成軋機軸承燒損，軸承的穩(wěn)定運行是保證軋線設(shè)備作業(yè)率、提高軋機效率的重要保障。為延長軋機軸承壽命，應(yīng)采用正確的使用方法，合理裝配，確保軸承的潤滑和密封到位，加強軸承的潤滑和密封是延長軸承使用壽命的關(guān)鍵因素。

1.軋輥軸承存在問題

軋機軸承使用壽命和軸承座是息息相關(guān)的，軸承座一旦設(shè)計不合理，將給軸承受力不均，在軋制過程中，機架輥受到鋼板嚴(yán)重的沖擊載荷，容易導(dǎo)致機架輥軸承損壞，降低軸承使用壽命，軸承座應(yīng)具有調(diào)心性，避免因軋輥燒損撓曲變形而使軸承受到偏載。軋機機架輥齒輪箱由于設(shè)計原因，未考慮到設(shè)備之間連接的尺寸、幾何形狀、精度等級、公差范圍與設(shè)計是否相符，密封效果較差，大量的氧化鐵皮、冷卻水、水蒸氣等的侵蝕，機架輥的工況極其惡劣。與軸承配合的接觸面的光潔度、硬度是否在規(guī)定范圍之內(nèi)，所有間隙、過盈配合量是否符合設(shè)計要求等等。一旦設(shè)計不合理，機架輥經(jīng)常出現(xiàn)漏油、進(jìn)水的現(xiàn)象。機架輥持續(xù)漏油、進(jìn)水嚴(yán)重影響了機架輥齒輪箱內(nèi)齒輪和軸承的潤滑效果，大大縮短了機架輥的使用壽命，平均每套機架輥的使用壽命不到30萬噸，同時大量的潤滑油的泄露造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。機架輥軸承的使用壽命已經(jīng)成為制約冶金熱軋生產(chǎn)線產(chǎn)量和質(zhì)量提升的瓶頸。

2.改造及預(yù)防措施

2.1.改造原理

從流體動力密封原理來說，動態(tài)下的油封與軸的狹小接觸帶上，有一層液膜具有流體的動壓特性，降低了軸與密封件的摩擦力，由于摩擦力的存在使密封間的接觸面上受到沿圓周方向的切向力作用，并產(chǎn)生切向變形，從而改善了動態(tài)下的潤滑。密封表面許多微觀隆起與凹陷，在動態(tài)下相當(dāng)于微小的滑動軸承板，動態(tài)下將粘性液體帶入楔形間隙，形成流體動力液膜，從而起到潤滑和密封作用。提高密封效果和壽命的本質(zhì)是降低密封唇口磨損，將接觸面保持邊界摩擦和流體潤滑兩種狀態(tài)，避免干摩擦狀態(tài)。

2.2.提高與密封配合的密封環(huán)表面精度

機械密封是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。軸承是靠密封環(huán)與密封緊密配合下，密封環(huán)的尺寸及表面質(zhì)量在密封系統(tǒng)中起很大作用。密封環(huán)是動環(huán)和靜環(huán)的總稱（下同），是構(gòu)成機械密封最主要的元件。密封環(huán)在很大程度上決定了機械密封的使用性能和壽命

密封環(huán)尺寸比如圓度超差密封效果將會大打折扣，表面粗糙度太大會造成密封磨損較快，對軸承危害還較大。對密封環(huán)進(jìn)行改造，將密封配合出粗糙度由3.2改為1.6，加大端面倒角，由原來的5mm改為10mm，降低由于裝配而造成的密封損壞。密封環(huán)應(yīng)具備有足夠的強度和剛度，在工作條件下（如壓力、溫度和滑動速度等）不損壞，變形應(yīng)盡量的小，工作條件波動時仍能保持密封性。尤其是密封端面要有足夠的強度以及一定的耐腐蝕能力，密封環(huán)材料有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和較小的線膨脹系數(shù)，有良好的耐熱沖擊能力，承受熱沖擊時不至于開裂。密封環(huán)要有良好的自潤滑性，密封環(huán)材料與密封流體還要有很好的浸潤性，工作中如發(fā)生短時間的干摩擦，不損傷密封端面，保證軸承的使用壽命。

2.3.科學(xué)合理安裝軸承密封件

如何合理安裝軸承機械密封件直接決定了密封件的使用年限，安裝過程中應(yīng)考慮機械密封型式、軸承的型號及種類不同而有所不同，應(yīng)根據(jù)軸承的產(chǎn)品使用說明書或樣本，保證機械密封的安裝尺寸。 裝入前，軸（軸套）、壓蓋應(yīng)無毛刺，軸承狀況良好；密封件、軸、密封腔、壓蓋都應(yīng)該清洗干凈。為減少摩擦阻力，軸上安裝機械密封的部位要薄薄地涂上一層油，以進(jìn)行潤滑，考慮到橡膠O形圈的相溶性，若不宜用油，可涂肥皂水。浮裝式靜環(huán)不帶防轉(zhuǎn)銷的結(jié)構(gòu)，不宜涂油，應(yīng)干式裝入壓蓋。 軸承密封件可考慮選用普通的氟橡膠骨架密封，先將靜環(huán)與壓蓋一起裝在軸上，注意不要與軸相碰，然后將動環(huán)組件裝入。彈簧座或傳動座的緊定螺釘應(yīng)分幾次均勻擰緊。 注意旋向，聯(lián)軸器是否對中，軸承部位的潤滑油加法是否適當(dāng)，配管是否正確。 按照軸承使用環(huán)境要求，應(yīng)定期對軸承進(jìn)行聽、觀察和測量。

3.結(jié)語

隨著新技術(shù)、新材料的不斷發(fā)展，軸承密封技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，使得密封效果得到很大提高，軸承使用和維護(hù)也得到改善，降低了勞動成本，提高了設(shè)備使用壽命，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]李林.棒材粗軋機油膜軸承潤滑系統(tǒng)分析和技術(shù)改進(jìn)[J].潤滑與密封，2008（08）.

[2]黃訊杰.油膜軸承磁流體潤滑性能研究[D].太原科技大學(xué)，2013.

[3]金偉.熱軋精軋機油膜軸承潤滑系統(tǒng)故障分析及改進(jìn)[J].潤滑與密封， 2013（09）.