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  進口軸承
軋機油膜軸承技術,是個系統工程技術,同時,也是個多學科領域的綜合性工程技術,它的發展速度和所形成的配套能力,從 一個側面反映了中國工業的發展速度與所達到的水平。茲從運行技術、 制造技術、測試技術、理論研究、產品開發、成套能力等幾個主要方面進行簡要的論述1. 運行技術,包括軋機油膜軸承零部件的儲放、清洗、安裝、調試、運轉、維修、診斷、管理等一整套知識與技能。運行技術的正確運用,是軸承安全運行的可靠保證。
  50年代初期,我國只有鞍鋼冷軋廠的可逆軋機裝備了油膜軸承。其運行管理,完全按照蘇聯的有關規程進行。傳統工藝,軋制壓力不大,軋速也低,潤滑系統也很簡單,運行技術水平也相對較低。但在實際運行中,有關管理、技術人員和操作工人的工作都十分認真,嚴格按規程辦,積累了使用、維護經驗。
  但由于缺乏對軸承工作原理的深入了解,一些不太合理的規程卻一直沿襲了幾乎兩個年代,比如,軸承部件裝好之后,要做35N/cm2的打壓試驗,如果漏油,即調緊回轉密封,直至不漏為止。可是,經過這樣一個試壓調整之后,使用起來效果并不好,而且,密封件 的壽命也短。這種密封是帶骨架的“J”型密封,是靠唇口密封的, 試壓調緊之后,就不再是唇口密封了,而是一種死死抱住回轉表面的帶狀密封。但畢竟瑕不掩瑜,軋機油膜軸承的成功運行,還是從這里開始的。
  60年代初我國自行裝備的軋機油膜軸承投入運行,以舞陽鋼鐵公司4200mm特厚板軋機的φ1300mm軋輥油膜軸承、 φ300mm機架輥油膜軸承和本溪鋼鐵公司φ1700mm熱連軋機支承輥φ1100mm油膜軸承為代表的一批新軸承投入運行,前者是單機架軋機,后者是多機架連軋機。
  多家多機架軋機油膜軸承的投入運行,使我國軋機油膜軸承運行技術得以普及和提高。在管理方面,有了一支專業化的技術人員和技術工人隊伍,有專用的工作場地,油膜軸承工作間實行封閉,油膜軸承維修人員、潤滑人員都有明確的崗位職責和操作規程,分工日益精細,管理更趨科學、規范。 由于軸承結構的改進和潤滑系統的更新,在軸承安裝調試和潤滑系統的維護操作上,都比50年代有了很大的進步,加之連軋機油膜軸承的成功使用,使運行技術向現代水平又靠近了一步。
  70~80年代,在我國相繼成套引進武漢鋼鐵公司的1700mm熱、冷板材連軋機和上海寶山鋼鐵總廠的2050mm及2030mm 熱、冷板材連軋機的同時,也隨之成套引進了摩戈伊爾(MORGOIL)軸承和麥斯塔(MESTA)軸承,其主要運行人員,包括技術人員、技術工人都進行了崗位培訓,而在設備投產之后,又確保了軸承的連續、安全運行,這就標志著我國軋機油膜軸承運行技術,已經接近當時的世界水平。
  進入90年代以來,又成套地引進了軋機和軋機油膜軸承——主要是摩戈伊爾軸承,而更多的是在買進二手軋鋼設備時,又帶進了油膜軸承,其主要類型也是摩戈伊爾軸承。這樣,在一些主要類型的軋機上,比如線材軋機、單機架可逆軋機、半連軋機、連軋機以及型材軋機等都裝備了油膜軸承;從軸承種類上說,有蘇聯型液體摩擦軸承,中國TZ牌油膜軸承,美國麥斯塔油膜軸承和摩戈伊爾(油膜)軸承,可稱得上是當今世界擁有軋機油膜軸承(包括潤滑系統)品種最齊全的國家。據不完全統計,目前我國有二十幾家鋼鐵公司(廠),近200架軋機裝備了油膜軸承,數量不能不謂巨大。這種情況,足以說明軋機油膜軸承運行技術已經在中國得到了廣泛地普及,并且已經達到了當今世界的新水平。
  2. 制造技術,我國軋機油膜軸承主要零件的研制,始于50年代后期,是在一無圖樣、二無資料、三無專有設備的情況下進行的。 研制軋機油膜軸承主要零件,并非易事,從材料選擇、工藝路線、加工方法到專用工裝設計與制造等有著一整套的工作程序。從材料選擇上,要考慮到錐套與減摩材料的配對,錐套的鍛造工藝性,襯套鋼套與減摩材料的結合,鋼套的工藝過程;從工藝路線上,要滿足錐、襯套的技術要求,同時還要利用已有加工設備,這本身需要理論與實踐的很好結合,比如,在鋼套的內表面如何 進行物理(包括機加工)與化學處理,才能增加結合力;在加工 方法上,我們知道,錐套與襯套是民品中加工精度最高的,錐套表面粗糙度為Ra0.05μm(襯套為Ra0.2μm),幾何精度高,變形難以控制,表面粗糙度低,必須進行超精加工,表面不允許出現多棱柱、螺旋、振紋等;專用工裝的設計與制造,也是很重要的,是實現加工方法,保證加工精度的關鍵。
  60年代初期,完成了在普通機床上研制油膜軸承主要零件的制造。60年代末期,太原重機廠建成了軋機油膜軸承專業化生產車間,開始了我國整套制造軋機油膜軸承的新時期。
  3. 測試技術,包括兩部分:一部分為零件加工的測量技術,另一部分為試驗研究中的測量技術。
  由于油膜軸承主要零件的加工精度高,要求測量精確、快捷。為了達到這一要求,首先要有高精度的測量儀器(具)和與之相配套的輔助儀器(具),同時,對加工中的測量和加工完成后的質檢測量,必須執行科學的測量方法和具有嫻熟的技術。為此,除了購買、定制高精度測量儀器(具)外,還設計、制造了專用儀器(具)及附具,執行一套科學的測量方法和程序。這就保證了測量重復性好,精度高。
  為深入了解油膜軸承工作時的參數情況,探討規律性,太原重機廠從1972年開始做了大量的試驗室的臺架測量和軸承在實際工作運行中的承載、轉動、耗電、供油等外部內部參數的測量工作。測試范圍,包括軸承內部工作區域的油膜壓力場、油膜厚度場和油膜溫度場等,這些場量的測量屬于非常規性的,從測量傳感器到二次儀表,均無現成的可買。
  所以,要自行研制。以太原重機廠強度試驗室為主體,建成一支專業測試隊伍,與清華大學等單位聯合攻關,進行了測試技術和儀器儀表的研究、研制工作,先后進行了電阻式、電感式、電容式和電渦流式測試技術與 一、二次儀器的研究和研制,并成功地獲得了大量數據,重復性好,規律性強,測量精度高。同時,還對相關技術,包括定標、抗干擾、回轉信號的輸送,以及多種信號的同步測量、記錄、打印等進行了研究和應用。
  4 理論研究,在軋機油膜軸承主要零件研制成功后,原機械部把產品開發與理論研究的任務同時下達給太原重機廠,60年代初期的理論研究工作,主要是產品的設計計算,其基礎是以經驗為主。
  隨著軋機裝機水平的不斷提高,帶動了軋機油膜軸承的理論研究工作,真正自主開展理論研究工作,始于1974年。當時的主要工作是探討工作機理,從經典潤滑理論建立數學模型,數值計算方法,準解析方法等,把理論研究又引深一步。鑒于經典理論的油膜峰值壓力達100MPa以上,繼而進行了彈流理論的應用研究工作,當時,研究彈流的一些學者,只注重了反形接觸的高副彈流的研究,而對滑動軸承,認為是非典型彈流問題,甚至有人認為重載油膜軸承不屬于彈流范疇。
  1.前言
  采用150×150×9000的鋼坯,經過上料臺架、入爐輥道進入蓄熱式推鋼加熱爐加熱供軋制線用坯,全連軋生產線以φ550×3、φ450×3、φ380×6、φ320×6(其中三架為平立可轉換)軋機組成的,軋后設有水冷器冷卻系統,經過3#飛剪倍尺優化剪切,在齒條式步進式冷床充分冷卻,由冷剪剪切成規定的定尺長度,經檢驗合格后打捆包裝掛牌入庫。設計年生產能力為60萬噸。主要產品為φ12~φ40mm的熱軋帶肋鋼筋和φ14~φ40mm的熱軋直條圓鋼,定尺長度為6~12m,產品鋼種為普通碳素結構鋼(Q195~Q275)、優質碳素結構鋼(15~60)及低合金鋼(20MSi)等。
  棒材廠軋機生產工作條件惡劣,溫度高,粉塵大,而早期由于對設備性能不夠了解,對軋機軸承的安裝和維護不到位,常常出現軋機軸承燒損現象而不得不臨時重新裝配軋機,嚴重影響了棒材廠的生產。由此可見,采用正確的使用方法,合理裝配、保養軸承從而延長軸承使用壽命以保證生產的順暢。
  2.影響因素及預防措施
  2.1 裝配質量
  (1) 軸承的壽命與軸承座的設計是分不開的。如果軸承座設計和制造不當,將導致軸承受力不均,降低軸承壽命,軸承座應具有調心性,避免因軋輥燒損撓曲變形而使軸承受到偏載。
  (2) 與軸承相關的備件的尺寸、幾何形狀、精度等級、公差范圍與設計是否相符。
  (3) 與軸承配合的接觸面的光潔度、硬度是否在規定范圍之內,所有間隙、過盈配合量是否符合設計要求等等。
  2.2 內、外套的安裝
  2.2.1 內套的安裝
  四列圓柱滾子軸承的內套與輥頸應為過盈配合,安裝時加熱到80~90℃,溫度不應超過100℃否則易造成軸承套圈滾道和滾動體退火,影響硬度和耐磨性,導致軸承壽命降低及過早報廢。利用加熱法安裝軸承時,油溫達到規定溫度10分鐘后,應迅速將軸承從油液中取出,趁熱裝于軸上。必要時,可用安裝工具在軸承內圈端面上稍加一點壓力,這樣更容易安裝。軸承裝于軸上后,必須立即壓住內圈,直到冷卻為止。通常用感應加熱器或機油加熱,禁止使用割槍烤。內套安裝在輥頸時使它和擋水環緊密接觸,以防擋水環活動。
  2.2.2 外套的安裝
  四列圓柱滾子軸承的外套與軸承座的內孔為過渡配合。裝配時,將外套、滾子、保持架組成的整體用銅棒輕輕打入軸承座內,并緊貼內側固定端蓋。在裝外套時,應注意端面與保持架端面的標記,不能裝反,應按照拆開軸承包裝時的初始狀態順序裝入,以防出現因滾子受力不均而燒軸承的現象。裝軸承時,應將軸承水平放置,軸承裝好后,應標出其受力區間,以備換輥時重點檢查。
  2.3 軸承密封件的合理組裝
  軸承密封件可考慮選用普通的氟橡膠骨架密封,不僅價格低廉,而且合理的使用也能達到良好的效果。當軋機為水平狀態時,兩側靜迷宮內的軸用密封圈唇口方向必須朝軸承外安裝,可有效防止冷卻水及氧化鐵皮的濺入;當軋機為立式狀態時,傳動側迷宮內密封圈唇口則朝軸承內安裝,由于重力向下可有效防止潤滑油的溢出;非傳動側迷宮內密封圈唇口也是朝軸承外安裝,可有效防止冷卻水的濺入。
  2.4 軸承潤滑脂的合理選用
  由于軸承普遍采用的潤滑脂是普通3#MoS2鋰基脂,存在粘度高、錐入度低、不耐高溫和不耐高速的缺點,打開軋機后軸承油脂干板、發熱卡阻的現象嚴重;而且易出現因潤滑脂板結,不能正常潤滑軸承而發生異常磨損、燒毀軸承的事故。針對這些不利于軸承使用的缺點,綜合考慮上述因素建議選用極壓復合鋰基潤滑脂。
  2.5 對軸承的檢查
  2.5.1 運轉過程中對軸承的檢查
  按照軸承使用環境要求,應定期對軸承進行聽、觀察和測量。聽就是使用規定器械對著軸承軸向端蓋和軸承座的徑向外殼,另一端貼耳聽軸承在運轉過程中是否有撞擊聲和機械摩擦聲;觀察就是對運行環境、安裝位置、震動偏移、潤滑等情況進行觀察,是否存在不良環境;測量就是用溫度計、測振儀對軸承座進行定量檢測。
  通過以上方法可確定出軸承在運行中是否處于正常狀態以及應采取的措施,運轉中軸承易出現的故障及預防措施。
  2.5.2 靜止狀態下對軸承的檢查
  對相關備件的緊固情況進行檢查,各部件是否處于正確位置、有無松動的現象等。對軸承座要經常檢查是否已壓緊,有無松動。尤其是操作側軸承座與軋鋼機架間一定要有軸向無間隙固定,盡可能減少傳動側軸承座與軋鋼機架窗口的配合間隙,以減緩傳動軸跳動對軸承所產生的沖擊。另外,可對軸承潤滑劑進行檢測,檢查潤滑油是否進雜物、氧化鐵皮、水等。粗軋機通常受到較強的沖擊負荷,軸承震動大,潤滑脂容易流失。因此,要求潤滑脂有較強的粘附性,可以牢牢地粘附在零件的表面,一部分在滾道上潤滑軸承,其余部分保存在軸承內部空間起到密封作用。如果外界污物侵入軸承座內,最先污染的是靠近外側的潤滑脂,使軸承零件表面出現磨損。隨著污物的增加,磨損面會增加,同時還會信號層裂紋并逐漸擴展,最終使套圈開裂,嚴重時還會報廢軋輥、軸承座等相關部件。
  2.5.3 軸承的拆后檢查
  由于粗軋機單槽軋制量大,因此換輥周期長,軋輥換下后可使用清洗劑,把軸承清洗干凈,用壓縮空氣吹干,然后對滾子、保持架、滾到進行檢查。滾子、滾道出現凹痕、點蝕等現象,視具體情況更換。同時,要檢查軸向密封盒徑向游隙,檢查無誤后,增加潤滑劑備用。
  3.結語
  棒材軋機的軸承有它獨特的使用環境、特點及要求。軋制力較小時,因負荷過大而引起的軸承內外圈的開裂、滾動體碎裂的現象非常少,因此應重點關注軸承的正確安裝、檢查和維護等方法并制定相應的工藝規程以降低軋機燒軸承的事故率。影響軸承使用壽命的因素是多方面的,因此應制定全方位的管理制度和工藝規程,才能達到延長軸承使用壽命保證生產順暢的目的。

 

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