軋機(jī)支撐輥軸承循環(huán)潤滑冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)

張文奇 楊書范 盧勁松

(1.武鋼有限設(shè)備管理部 湖北 武漢：430080；2.武鋼有限冷軋廠 湖北 武漢：430080)

某鋼廠冷聯(lián)軋機(jī)組軋機(jī)長期存在支撐輥軸承失效問題，主要表現(xiàn)為：支撐輥軸承使用一段時間后劣化趨勢明顯，軸承發(fā)生局部剝落。剝落部位主要分布在軸承的內(nèi)圈外側(cè)和外圈內(nèi)側(cè)。據(jù)統(tǒng)計，該機(jī)組軸承使用平均壽命僅有5000-6000小時，對軸承和軋輥的準(zhǔn)備及生產(chǎn)組織造成較大影響，極大地制約了機(jī)組產(chǎn)能的發(fā)揮。

影響軸承壽命因素較多，承載負(fù)荷、潤滑油油質(zhì)、潤滑油循環(huán)狀態(tài)以及軸承周期保養(yǎng)等均會影響軸承壽命。在生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)軸承潤滑回油溫度較高，熱量不能隨油液及時帶走，所以改善潤滑油循環(huán)冷卻狀態(tài)、降低油溫對軸承得到有效潤滑冷卻顯得異常重要。

1 支撐輥軸承潤滑現(xiàn)狀

冷聯(lián)軋機(jī)由五組六輥軋機(jī)組成，支撐輥軸承配置為一個四列圓柱滾子軸承和一個雙列圓錐輥子軸承,如圖1所示。軸承的潤滑為循環(huán)潤滑，潤滑油為shell morlina S1B 320，進(jìn)油口在軸承座中心線位置，泄油口的高度約為一個滾動體。

圖1 支撐輥軸承結(jié)構(gòu)及裝配圖

2012年以來，支撐輥軸承在正常運(yùn)行過程中陸續(xù)出現(xiàn)軸承剝落現(xiàn)象，導(dǎo)致軸承過早失效。經(jīng)統(tǒng)計，失效的軸承運(yùn)行周期在3000-8000小時不等，損壞主要表現(xiàn)為外圈滾道剝落、掉肉(見圖2、圖3)，脫落的金屬顆粒在滾道經(jīng)碾壓后導(dǎo)致滾動體麻面。

圖2 支撐輥軸承典型失效形式及部位

圖3 支撐輥軸承內(nèi)圈麻點及剝落缺陷

軋機(jī)支撐輥軸承潤滑方式采用強(qiáng)制循環(huán)油潤滑，潤滑油流量為30L/min，其形態(tài)為一個軸承座，進(jìn)油口在軸承座中心線位置，泄油口在底部位置。這種設(shè)計使上支撐輥軸承的潤滑效果不如下支撐輥軸承。因為上支撐輥軸承的負(fù)荷區(qū)域在上部，而潤滑油需要通過旋轉(zhuǎn)的滾動體帶入上面的負(fù)荷區(qū)，而下支撐輥軸承的負(fù)荷區(qū)一直浸沒在潤滑油中，潤滑效果直接影響軸承的使用壽命，所以一般情況下，下支撐輥軸承壽命會比上支撐輥軸承長。

在生產(chǎn)過程中，一方面需要大量潤滑油進(jìn)入軸承的載荷區(qū)通過強(qiáng)制冷卻方式降低載荷熱，另一方面這些起到冷卻作用的潤滑油又需要快速帶走熱量。2016年-2018年失效支撐輥軸承次數(shù)分別為37次、53次和43次。表1對2016-2018年每個機(jī)架的軸承失效次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計。按年份來看，2017年損壞次數(shù)最多；按機(jī)架位置，2#機(jī)架和3#機(jī)架發(fā)生最多。

表1 2016-2018年支承輥軸承失效部位及個數(shù)(單位：個)

2 軸承潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)

支撐輥軸承潤滑系統(tǒng)原設(shè)計采用單回油管回油，回流不及時造成潤滑油油溫高達(dá)70℃以上，對軸承使用壽命造成較大影響。出于成本和安全性方面的考慮，對軸承潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行如下優(yōu)化改進(jìn)：

(1)改善外部循環(huán)方式。

外部循環(huán)接口位置由單向閥方式改為直通方式，提高循環(huán)的流量和流速，實施情況如圖4所示。

圖4 改造后的外部循環(huán)采用直通管方式

(2)改單循環(huán)回油為雙循環(huán)回油

改進(jìn)軸承箱回油結(jié)構(gòu)，增加雙回油(如圖5所示)，提高軸承箱內(nèi)油液回油速度，改善回油效果。

圖5 改造前后軋機(jī)軸承循環(huán)回油方式對比

(3)增加進(jìn)油孔

原設(shè)計進(jìn)油孔只在1列與2列和3列與4列之間有?14的進(jìn)油孔，在2列和3列之間沒有進(jìn)油孔，造成2、3列軸承潤滑量不足。針對此問題，在軸承箱中間的油槽上增加了進(jìn)油孔，如圖6所示。

圖6 進(jìn)油孔示意圖

(4)軸承箱內(nèi)壁開油槽

軸承箱內(nèi)潤滑不足時，滾道和滾珠之間摩擦力會增大。針對此問題，在軸承箱的內(nèi)壁第2、3列分別增設(shè)了導(dǎo)油槽(如圖7所示)，改造后在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中油槽中的油液可以均勻補(bǔ)充到外圈滾道的接觸區(qū)，促進(jìn)滾道與滾珠間潤滑油膜的形成，改善軸承潤滑效果。

圖7 油槽示意圖

3 小結(jié)

為了改善支撐輥軸承潤滑情況，使?jié)櫥头植几鶆?、合理，降低潤滑油溫度，提高潤滑性能，實施了上述?yōu)化工作。實踐證明，優(yōu)化后潤滑系統(tǒng)回油溫度降到60℃以內(nèi)，支撐輥軸承平均服役周期由原來的5000h左右提升到13000h左右，軸承使用壽命得以延長，2020年軸承異常損耗僅4個，成本節(jié)省巨大，效益非常明顯。