兩輥鋁板軋機(jī)軸承的改進(jìn)

羅經(jīng)

摘　要：通過(guò)對(duì)舊式兩輥鋁板軋機(jī)的銅瓦軸承和軸承座的改造，以及使用新型號(hào)FC系列滾動(dòng)軸承，使軋機(jī)的軸承發(fā)熱減少，機(jī)器的穩(wěn)定性提高，從而提高了軋機(jī)的生產(chǎn)效率和軋制鋁板的箱度。

關(guān)鍵詞：軸承；發(fā)熱；改進(jìn)；效率

隨著經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)化和競(jìng)爭(zhēng)化，有些新建企業(yè)購(gòu)買(mǎi)了倒閉企業(yè)的舊式軋機(jī)，再經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)改造，使之成為一種全新性能的鋁板軋機(jī)。

在軋機(jī)的改造設(shè)計(jì)中，除了由軋制力引起的拖動(dòng)力、軋輥轉(zhuǎn)速、機(jī)械強(qiáng)度和剛度等大的方面的設(shè)計(jì)問(wèn)題會(huì)影響軋機(jī)的使用性能外，軋機(jī)的軸承選用，軸承和軸承座的結(jié)構(gòu)型式和加工公差，冷卻潤(rùn)滑方式，當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r，都對(duì)軋機(jī)軸承的發(fā)熱和使用壽命有很大的影響，尤其是軸承的發(fā)熱會(huì)對(duì)軋制鋁板的厚度及精度帶來(lái)不良后果，使鋁板的厚度和軋制公差難以控制，下面介紹兩例軸承改造的實(shí)例。

1　軋機(jī)銅瓦軸承的改進(jìn)

銅瓦軸承一般不能做得太大太長(zhǎng)，否則，雖然銅瓦單位面積上的壓力減小了，但銅瓦中間部分的熱量不容易被散發(fā)掉，熱量的積累會(huì)引起軸頸和銅瓦過(guò)熱，過(guò)熱的軸頸和銅瓦會(huì)使冷卻潤(rùn)滑液無(wú)法進(jìn)入軸頸和銅瓦之間，去減少摩擦和帶走熱量，即使大量注入冷卻潤(rùn)滑液也無(wú)濟(jì)于事。這樣，發(fā)熱和磨損進(jìn)入惡性循環(huán)，造成軸頸和銅瓦的快速磨損失效。對(duì)此，筆者采用的方法是盡可能縮短傳熱路徑，如果解決了發(fā)熱問(wèn)題，潤(rùn)滑液就能順利進(jìn)人軸頸和銅瓦之間，它們之間的摩擦?xí)p少，發(fā)熱也會(huì)隨之降低。筆者將軸瓦和軸瓦座作了三點(diǎn)改動(dòng)處理。

（1）軸瓦座冷卻水通道的改進(jìn) 

原來(lái)乳機(jī)軸瓦座上的冷卻水通道是“井”字形的，如圖1中的虛線所示，這個(gè)“井”字形水通道離銅瓦較遠(yuǎn)，有50mm左右，通道稀少，每條通道擔(dān)負(fù)的吸熱面積較大，另外軸瓦座內(nèi)的水通道有兩條，一條較長(zhǎng)，一條較短。很明顯，較長(zhǎng)的水通道會(huì)出現(xiàn)水滯流現(xiàn)象，水會(huì)慢慢變熱。

現(xiàn)在將冷卻水通道改成離銅瓦放置位置很近的 “之”字形水通道，如圖2所示 這樣，每段通道擔(dān)負(fù)吸熱面積相對(duì)較小，兩者銅瓦與通道間的距離很短，小于10mm，銅瓦上的熱量能很快地傳到通道的水中而被水帶走，且不會(huì)象“井”字形水通道那樣出現(xiàn)滯流問(wèn)題。吸熱冷卻效果很好。

（2）銅瓦上油槽的改進(jìn)

原來(lái)的銅瓦是一塊又大又厚又長(zhǎng)的弧形軸瓦，瓦的內(nèi)面有一條X形的油槽，由于油槽又窄又淺，儲(chǔ)油量少，軸承中間產(chǎn)生的熱量很難傳導(dǎo)出去改造后的銅瓦的厚度減薄到15mm左右，使銅瓦內(nèi)的熱量傳到瓦背的距離縮短，另外在銅瓦的中間部位加工一條寬50mm、深3mm的油槽，作潤(rùn)滑和散熱用，如圖3所示。

這種銅瓦中心部位不存在發(fā)熱區(qū)，在油槽中可注人較多的冷卻海滑液，帶走銅瓦中間油槽兩邊產(chǎn)生的熱量，銅瓦兩端的熱量由空氣帶走，這時(shí)銅瓦上的熱量傳出路徑就很短了。油槽中的冷卻潤(rùn)滑液會(huì)由銅瓦的中間，經(jīng)軸頸和銅瓦之間的間隙向銅瓦的兩端流出，很好的潤(rùn)滑了軸頸和銅瓦，減少了因摩擦產(chǎn)生的熱量，還帶走了部分由摩擦產(chǎn)生的熱量。這種銅瓦使用效果很好，使用一個(gè)月后，在銅瓦的內(nèi)弧面和軸頸上出現(xiàn)了一層均勻的薄薄的黑色油膜，軸頸和銅瓦在近似于無(wú)磨損狀態(tài)下運(yùn)行。

（3）加裝擋油裝置

由于這種銅瓦需要較大流量的冷卻潤(rùn)滑液，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)中，冷卻潤(rùn)滑液會(huì)由軸頸流到軋輥工作面的兩端，被羊毛氈擋油布吸收，經(jīng)過(guò)羊毛氈逐漸向軋輥工作面的中間部位移去，造成滿輥都是冷卻潤(rùn)滑液。軋板時(shí)，冷卻潤(rùn)滑液會(huì)污染鋁板表面，使鋁板表面失去光澤。退火時(shí)鋁板表面會(huì)留下黃色斑跡。為解決冷卻潤(rùn)滑液爬上輥面的問(wèn)題，我們?cè)谳S頸上近輥面端加裝一個(gè)如圖4的擋油環(huán)，加裝這個(gè)裝置后，冷卻潤(rùn)滑液就不會(huì)再由軸頸爬上輥面了，保證鋁板不受其污染 。

2　銘板札機(jī)中滾動(dòng)軸承的使用設(shè)計(jì)

軋機(jī)的軸承選用滾動(dòng)軸承，可以減少摩擦能耗，減少軸頸的磨損和發(fā)熱，降低維護(hù)費(fèi)用，提高鋁板的精度，減小鋁板的公差 。

FC系列軸承比較適合于鋁板軋機(jī)，該型號(hào)軸承的承載能力大，性能穩(wěn)定，安裝?試方便簡(jiǎn)單，軸承不容易損壞。

設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承時(shí)，軸頸與軸承內(nèi)圈的配合為靜配合，軸頸的公差為p6，這樣軸承內(nèi)圈會(huì)緊緊地箍著軸頸，并隨軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)常變換內(nèi)圈上的受力點(diǎn)，內(nèi)圈就不容易變形，也較難損壞軸承座孔與軸承外殼的配合為動(dòng)配合，軸承座孔的公差為G7，這樣外殼在受力時(shí)，會(huì)隨軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而緩慢地移動(dòng)，從而不停地變換受力點(diǎn)，避免了使外殼長(zhǎng)期在一 個(gè)位置上受力而容易損壞的問(wèn)題 。

FC系列軸承是四列圓柱滾子軸承，這種軸承沒(méi)有軸向定位結(jié)構(gòu)。需要在每個(gè)軋輥上裝配兩個(gè)軸向止推環(huán)，防止軋輥軸向竄動(dòng)。止推環(huán)可以是摩擦形式的止推環(huán)，也可以是滾動(dòng)形式的止推環(huán) 。

摩擦止推環(huán)是在軸頸的內(nèi)圓角處加 裝一個(gè)如圖5所示的耐磨環(huán)狀零件，止推環(huán)的大端與軋輥工作面端面相靠，小端用來(lái)定位軸承內(nèi)圈的安裝位置，止推環(huán)孔內(nèi)圓角與軸頸圓角相配，止推環(huán)外面圓角與軸承座內(nèi)蓋上的圓角相配，而軸承座又由側(cè)壓板管著，這樣軋輥兩頭都采用這個(gè)裝置，軋輥就不會(huì)軸向竄動(dòng)了。其缺點(diǎn)是止推環(huán)所用材料的耐磨性能較差，其加工精度和粗糙度低時(shí)止推環(huán)易磨損 。

滾動(dòng)止推環(huán)是為了克服摩擦止推環(huán)的缺點(diǎn)而改進(jìn)的，是在原止推環(huán)和端蓋之間增加一個(gè)止推滾珠裝置，形狀如圖6所示。原來(lái)安裝摩擦止推環(huán)的位置換成一個(gè)如圖7形狀的止推墊圈，這樣就將滑動(dòng)止推變成了滾動(dòng)止推，減少了阻力和磨損，延長(zhǎng)了零部件的使用時(shí)間，減少了維護(hù)費(fèi)用。

如果是在氣溫較高的夏天加工滾動(dòng)軸承座，而在氣溫較低的冬天去裝配時(shí)，軸承座內(nèi)孔的公差要適當(dāng)加大一點(diǎn)，這是因?yàn)檩S承座使用的材料膨脹系數(shù)較大，而軸承外殼的材料膨脹系數(shù)較小，如果仍按G7選用公差的話，很可能會(huì)裝不上去。膨脹系數(shù)大的，在夏天會(huì)脹大很多，到冬天會(huì)縮小很多 冬天裝配時(shí)，費(fèi)力且不合乎受壓時(shí)軋輥轉(zhuǎn)軸承外殼也移動(dòng)的裝配要求，會(huì)人為縮短軸承使用壽命 。

3　改造后的使用情況

（1）銅瓦軸承的使用情況

銅瓦軸承在第一次軋板時(shí)，溫度達(dá)到了70℃左右，但只要不喂板讓軋機(jī)空轉(zhuǎn)2-3min，銅瓦的溫度就恢復(fù)到室溫狀況。這主要是由于軸瓦制造粗糙，公差和粗糙度沒(méi)有達(dá)到圖紙要求。即使加工達(dá)到了圖紙要求，也有一個(gè)磨合期的問(wèn)題，在磨合期內(nèi)溫度肯定是要高一些的，使用一個(gè)班后，銅瓦的溫度降到40-50℃，使用一個(gè)月后，軸頸上已有一層均勻的薄薄的黑色油膜，完全看不到軸頸原來(lái)的材料了，銅層上的溫度略高于室溫。在這種狀況下，軸頸上只要不缺少冷卻潤(rùn)滑液，銅瓦和軸頸幾乎在無(wú)磨損狀態(tài)下工 作，軸頸兩端無(wú)熱量向軋輥的工作面上傳去。只要調(diào)整好兩輥之間的間隙，軋制中的板厚度就不會(huì)發(fā)生變化 。

（2）滾動(dòng)軸承的使用情況

滾動(dòng)軸承在安裝后，開(kāi)始使用的一個(gè)多月內(nèi)情況都很正常，一個(gè)多月后發(fā)現(xiàn)其中一只軸承座有點(diǎn)發(fā)熱，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)熱原因是軸承內(nèi)圈破裂。原來(lái)在初次安裝時(shí)就發(fā)現(xiàn)該軸頸的公差小于p6，不用加熱就可以套到軸頸上去，安裝在這種公差的軸頸上的軸承，其內(nèi)圈很容易破裂。所以在加工軋輥時(shí)，軸徑的公差一定要合乎要求。對(duì)鋁板厚度的控制也非常穩(wěn)定，目前這種軋機(jī)上生產(chǎn)的鋁板厚度是0.30mm。

4　軋機(jī)軸承設(shè)計(jì)小結(jié)

（1）銅瓦軸承軋機(jī)

銅瓦上單位面積上的壓力要盡量小一點(diǎn)，好是比使用的銅瓦材料的許用壓力小30%左右。

要盡可能地縮短熱傳導(dǎo)路程，每條傳導(dǎo)路程的長(zhǎng)度好不大于35mm。 

要有充足的冷卻液和潤(rùn)滑液（脂）供應(yīng)給軸承和軸承座，不能間斷 。

（2）滾動(dòng)軸承軋機(jī)

軸頸與軸承內(nèi)圈的配合一定要是靜配合，軸頸的公差選用在p6左右。

軸承座與軸承外圈的配合一定是過(guò)渡配合，軸承座孔的公差選用在G7左右。

一定要有可靠的軸向定位止推裝置，防止軋輥的軸向竄動(dòng) 。

要根據(jù)氣候變化情況選擇合理的軸承與輥頸配合公差。

（來(lái)源：輕合金加工技術(shù)）