010-58202838
轴承知识
达涅利型短应力线轧机烧轴承原因初探
2010-03-02 摘 要：对川威集团有限公司高速棒材生产线达涅利型短应力线精轧机烧轴承的原因进行了分析研究，针对其产生原因对轧机装配方式、轧机结构形式、润滑油脂选型、托架万向轴传动等进行了改进。改进后基本消除了该机型精轧机烧轴承现象。
关键词：精轧机；达涅利机型；轴承烧损；预防措施
1 前言
2005年末，川威集团有限公司棒线材厂高速棒材生产线建成投产。投产初期，精轧机烧轴承事故较频繁，Z多时达到22个/月，其所选机型为达涅利型短应力线轧机。
2 达涅利机型的特点及装配结构
2.1 机型特点
与波米尼机型相比，达涅利机型的特点是：传动端上、下轧辊有半环锁紧，轧辊不易轴向窜动；轧机牌坊间有4根拉杆连接，稳定性更好；导卫梁高度不可调节，由于设备加工时的累积误差，易影响导卫安装尺寸；轴承座内轴承承载力略小；装配件略多，装配费时；采用自动机械手拆换轧辊时，需同时对中6个点(4根拉杆、2支轧辊)，故使用自动机械手拆换轧辊时难度更大。
2.2 装配结构
川威集团高速棒材生产线达涅利型精轧机由内蒙古北方重工集团有限公司制造。
2.2.1 固定端轴承装配
固定端轴承装配如图1所示。
关键词：精轧机；达涅利机型；轴承烧损；预防措施
1 前言
2005年末，川威集团有限公司棒线材厂高速棒材生产线建成投产。投产初期，精轧机烧轴承事故较频繁，Z多时达到22个/月，其所选机型为达涅利型短应力线轧机。
2 达涅利机型的特点及装配结构
2.1 机型特点
与波米尼机型相比，达涅利机型的特点是：传动端上、下轧辊有半环锁紧，轧辊不易轴向窜动；轧机牌坊间有4根拉杆连接，稳定性更好；导卫梁高度不可调节，由于设备加工时的累积误差，易影响导卫安装尺寸；轴承座内轴承承载力略小；装配件略多，装配费时；采用自动机械手拆换轧辊时，需同时对中6个点(4根拉杆、2支轧辊)，故使用自动机械手拆换轧辊时难度更大。
2.2 装配结构
川威集团高速棒材生产线达涅利型精轧机由内蒙古北方重工集团有限公司制造。
2.2.1 固定端轴承装配
固定端轴承装配如图1所示。
在上述轴承装配中，四列圆柱滚子轴承承担主要轧制力，其内圈与辊颈采用过盈配合。轧辊轴向同定通过深沟球轴承来实现，深沟球轴承承担轧制时全部轴向载荷及部分径向载荷。
2.2.2传动端轴承装配
传动端轴承装配如图2所示。
2.2.2传动端轴承装配
传动端轴承装配如图2所示。
传动端只有1套四列圆柱滚子轴承承担轧制时的轧制力，无深沟球轴承，轧辊与轴承座在轴向无锁紧装置。同时四列圆柱滚子轴承内部储油空间小。其传动端挡环、半环与四列圆柱滚子轴承内圈在轴向采用间隙配合。
3 精轧机烧轴承的主要形式
川威集团高速棒材生产线精轧机烧轴承部位主要为传动端，其事故概率与固定端比约为5:1。一般在上线轧制48h后出现，生产时间愈长，事故概率愈高。
烧轴承事故的主要破坏形式为：轧辊辊颈与四列圆柱滚子轴承内圈发生相对转动，造成辊颈受损或断裂；四列圆柱滚子轴承内圈、外圈、滚动体抱死，滚动体嵌入内外圈；部分外圈在轴承座中转动，造成外圈两侧内外端盖、轴承座内孔受损。
4 烧轴承原因分析
通过反复跟踪烧轴承实例，并进行对比分析，发生烧轴承事故的原因如下：
(1)轴承缺油。某规格轧机上线轧制48h后拆开检查，其传动端上辊轴承损坏，油脂烧干；传动端下辊处于缺油临界状态，基本干油。
(2)轧机装配不当。通过对大量轧机解体检查，发现部分轧机在装配中，四列圆柱滚子轴承外圈两侧端面与内外端盖之间留有1～2mm间隙。留此间隙是为使轴承在工作状态中，外圈沿内圈转动方向缓慢转动，一段时间后，外圈负荷区自动改变，从而有利于提高轴承的使用寿命。而这一现象的利用，目前仅限于在冷轧带钢轧机中取得成功。至于在振动大、冲击负荷重的棒材轧机上，目前还未试验。
通过对轧机装配的改进，在消除外圈两侧端面与内外端盖之间间隙后，烧轴承概率大大降低。
(3)油脂润滑不良。通过了解，国内其他钢厂高速棒材生产线轧辊轴承润滑脂普遍选用耐高温的复合锂基脂或锂钙脂，价格较贵，160～400元/kg。川威集团高速棒材生产线投产初期，为降低成本，选用了与川威集团高线轧机同样的轧辊润滑脂(该油脂在高线轧机上使用正常)，其型号为重庆一坪厂生产的“长城”牌YP7035—12#轧辊特种脂，属脲基脂类，价格低廉，36元/kg。通过对复合锂基脂与脲基脂的特点进行比较(见表1)可以看出，复合锂基脂适用于重负荷、低转速、温度高、不需中途加油的场合。而脲基脂适用于转速高、负荷轻、集中润滑的场合。高速棒材生产线精轧机负荷重，转速低(Z高1200r/min)，轧机装配时一次性加油，轧制3～7天后下线，中途不需加油。从油脂的特点上看，选用复合锂基脂较合适；同时高速棒材生产线精轧机传动端储油空间小，储油量少，也加剧了润滑不良。
3 精轧机烧轴承的主要形式
川威集团高速棒材生产线精轧机烧轴承部位主要为传动端，其事故概率与固定端比约为5:1。一般在上线轧制48h后出现，生产时间愈长，事故概率愈高。
烧轴承事故的主要破坏形式为：轧辊辊颈与四列圆柱滚子轴承内圈发生相对转动，造成辊颈受损或断裂；四列圆柱滚子轴承内圈、外圈、滚动体抱死，滚动体嵌入内外圈；部分外圈在轴承座中转动，造成外圈两侧内外端盖、轴承座内孔受损。
4 烧轴承原因分析
通过反复跟踪烧轴承实例，并进行对比分析，发生烧轴承事故的原因如下：
(1)轴承缺油。某规格轧机上线轧制48h后拆开检查，其传动端上辊轴承损坏，油脂烧干；传动端下辊处于缺油临界状态，基本干油。
(2)轧机装配不当。通过对大量轧机解体检查，发现部分轧机在装配中，四列圆柱滚子轴承外圈两侧端面与内外端盖之间留有1～2mm间隙。留此间隙是为使轴承在工作状态中，外圈沿内圈转动方向缓慢转动，一段时间后，外圈负荷区自动改变，从而有利于提高轴承的使用寿命。而这一现象的利用，目前仅限于在冷轧带钢轧机中取得成功。至于在振动大、冲击负荷重的棒材轧机上，目前还未试验。
通过对轧机装配的改进，在消除外圈两侧端面与内外端盖之间间隙后，烧轴承概率大大降低。
(3)油脂润滑不良。通过了解，国内其他钢厂高速棒材生产线轧辊轴承润滑脂普遍选用耐高温的复合锂基脂或锂钙脂，价格较贵，160～400元/kg。川威集团高速棒材生产线投产初期，为降低成本，选用了与川威集团高线轧机同样的轧辊润滑脂(该油脂在高线轧机上使用正常)，其型号为重庆一坪厂生产的“长城”牌YP7035—12#轧辊特种脂，属脲基脂类，价格低廉，36元/kg。通过对复合锂基脂与脲基脂的特点进行比较(见表1)可以看出，复合锂基脂适用于重负荷、低转速、温度高、不需中途加油的场合。而脲基脂适用于转速高、负荷轻、集中润滑的场合。高速棒材生产线精轧机负荷重，转速低(Z高1200r/min)，轧机装配时一次性加油，轧制3～7天后下线，中途不需加油。从油脂的特点上看，选用复合锂基脂较合适；同时高速棒材生产线精轧机传动端储油空间小，储油量少，也加剧了润滑不良。
(4)托架、万向轴震动大，传动不良。当托架过热，甩动大时，轧机一般会烧轴承。而万向轴使用末期，震动大，轧机烧轴承现象较多。从事故概率上，传动端远大于操作端。由此判定，托架、万向轴震动对轧机烧轴承事故影响较大。
国内其他使用波米尼机型精轧机的钢厂，同样存在托架甩动大的问题，但烧轴承现象却未如此频繁。对比波米尼机型与达涅利机型，其四列圆柱滚子轴承型号分别为FC4050170与FC3852168，额定动负荷分别为990kN与840kN。由于达涅利机型轴承额定动负荷低于波米尼机型，故其抗震动能力不及前者，因而对托架、万向轴的传动平稳性要求更高。
５ 采取的措施及效果
5.1采取的措施
针对烧轴承的原因，采取了如下措施：
(1)改进装配方式。对所有轧机进行检查，消除轴承外圈与两侧端盖之间间隙。在轧机下线后清洗检查轴承时，作好标记，人工手动转变负荷区，从而提高轴承使用寿命。
(2)改变油脂型号，选用耐高温复合锂基脂。通过使用重庆一坪厂改进的“长城”牌YP7035一lF 2.5#轧辊特种脂，效果明显。虽价格略高，但与其他钢厂使用的轧辊润滑脂相比，价格仅为其1/3～1/6。
(3)改进传动端锁紧方式，提高储油量。对传动端外端盖进行改进，新增轴承内圈挡圈，并取消挡环及半环，使传动端储油量提高1/3以上。改进后传动端结构如3图所示。
国内其他使用波米尼机型精轧机的钢厂，同样存在托架甩动大的问题，但烧轴承现象却未如此频繁。对比波米尼机型与达涅利机型，其四列圆柱滚子轴承型号分别为FC4050170与FC3852168，额定动负荷分别为990kN与840kN。由于达涅利机型轴承额定动负荷低于波米尼机型，故其抗震动能力不及前者，因而对托架、万向轴的传动平稳性要求更高。
５ 采取的措施及效果
5.1采取的措施
针对烧轴承的原因，采取了如下措施：
(1)改进装配方式。对所有轧机进行检查，消除轴承外圈与两侧端盖之间间隙。在轧机下线后清洗检查轴承时，作好标记，人工手动转变负荷区，从而提高轴承使用寿命。
(2)改变油脂型号，选用耐高温复合锂基脂。通过使用重庆一坪厂改进的“长城”牌YP7035一lF 2.5#轧辊特种脂，效果明显。虽价格略高，但与其他钢厂使用的轧辊润滑脂相比，价格仅为其1/3～1/6。
(3)改进传动端锁紧方式，提高储油量。对传动端外端盖进行改进，新增轴承内圈挡圈，并取消挡环及半环，使传动端储油量提高1/3以上。改进后传动端结构如3图所示。
5.2取得的效果
采用改进措施后取得了较好效果：
(1)改进前，挡环、半环与轴承内圈采用间隙配合，对轴承内圈无轴向压紧力。改进后，对轴承内圈施加了轴向压紧力。因轴承内圈挡圈与辊颈采用过盈配合，且紧贴在轴承内罔外侧，故其对轴承内圈转动起到阻滞作用。
(2)加大了传动端储油空间。改进前，传动端油脂储存空间小，主要靠轴承内部滚动体之间的间隙。而改进后，外端盖向外侧延长，加大了储油空间，延长了油脂的使用时间。
(3)由于取消了键、挡环、半环，因而简化了装配程序，操作更简便。
(4)改进精轧机托架，震动减轻。首先，修复托架弹簧平衡装置，减轻因托架震动对轧机的影响。另外，在轧辊轴套内安装定位套、定位环，提高传动平稳度。此法实施后，震动明显减轻。
(5)使用动平衡万向轴，消除了由于万向轴自身甩动对轧机传动的影响，动平衡实验等级达6.3级。改进后，一方面减少了由于万向轴震动对轧机的影响；另一方面提高了万向轴的使用寿命，降低了使用成本。
(6)加强管理，规范操作。通过加强对装配质量的监督，规范装配操作，提高了装配质量。
上述措施逐步实施后，2006年下半年，精轧机烧轴承数量逐月下降，至当年11月份，轴承烧损数量由上半年的月均12～22个降至0个，全年降低成本250万元以上。同时与其他钢厂精轧机使用维护成本相比，川威集团棒材厂的成本仅为其1/3～1/4。
采用改进措施后取得了较好效果：
(1)改进前，挡环、半环与轴承内圈采用间隙配合，对轴承内圈无轴向压紧力。改进后，对轴承内圈施加了轴向压紧力。因轴承内圈挡圈与辊颈采用过盈配合，且紧贴在轴承内罔外侧，故其对轴承内圈转动起到阻滞作用。
(2)加大了传动端储油空间。改进前，传动端油脂储存空间小，主要靠轴承内部滚动体之间的间隙。而改进后，外端盖向外侧延长，加大了储油空间，延长了油脂的使用时间。
(3)由于取消了键、挡环、半环，因而简化了装配程序，操作更简便。
(4)改进精轧机托架，震动减轻。首先，修复托架弹簧平衡装置，减轻因托架震动对轧机的影响。另外，在轧辊轴套内安装定位套、定位环，提高传动平稳度。此法实施后，震动明显减轻。
(5)使用动平衡万向轴，消除了由于万向轴自身甩动对轧机传动的影响，动平衡实验等级达6.3级。改进后，一方面减少了由于万向轴震动对轧机的影响；另一方面提高了万向轴的使用寿命，降低了使用成本。
(6)加强管理，规范操作。通过加强对装配质量的监督，规范装配操作，提高了装配质量。
上述措施逐步实施后，2006年下半年，精轧机烧轴承数量逐月下降，至当年11月份，轴承烧损数量由上半年的月均12～22个降至0个，全年降低成本250万元以上。同时与其他钢厂精轧机使用维护成本相比，川威集团棒材厂的成本仅为其1/3～1/4。