罗经

摘　要：通过对旧式两辊铝板轧机的铜瓦轴承和轴承座的改造，以及使用新型号FC系列滚动轴承，使轧机的轴承发热减少，机器的稳定性提高，从而提高了轧机的生产效率和轧制铝板的箱度。

关键词：轴承；发热；改进；效率

随着经济的市场化和竞争化，有些新建企业购买了倒闭企业的旧式轧机，再经过一定的技术改造，使之成为一种全新性能的铝板轧机。

在轧机的改造设计中，除了由轧制力引起的拖动力、轧辊转速、机械强度和刚度等大的方面的设计问题会影响轧机的使用性能外，轧机的轴承选用，轴承和轴承座的结构型式和加工公差，冷却润滑方式，当地的气候情况，都对轧机轴承的发热和使用寿命有很大的影响，尤其是轴承的发热会对轧制铝板的厚度及精度带来不良后果，使铝板的厚度和轧制公差难以控制，下面介绍两例轴承改造的实例。

1　轧机铜瓦轴承的改进

铜瓦轴承一般不能做得太大太长，否则，虽然铜瓦单位面积上的压力减小了，但铜瓦中间部分的热量不容易被散发掉，热量的积累会引起轴颈和铜瓦过热，过热的轴颈和铜瓦会使冷却润滑液无法进入轴颈和铜瓦之间，去减少摩擦和带走热量，即使大量注入冷却润滑液也无济于事。这样，发热和磨损进入恶性循环，造成轴颈和铜瓦的快速磨损失效。对此，笔者采用的方法是尽可能缩短传热路径，如果解决了发热问题，润滑液就能顺利进人轴颈和铜瓦之间，它们之间的摩擦会减少，发热也会随之降低。笔者将轴瓦和轴瓦座作了三点改动处理。

（1）轴瓦座冷却水通道的改进 

原来乳机轴瓦座上的冷却水通道是“井”字形的，如图1中的虚线所示，这个“井”字形水通道离铜瓦较远，有50mm左右，通道稀少，每条通道担负的吸热面积较大，另外轴瓦座内的水通道有两条，一条较长，一条较短。很明显，较长的水通道会出现水滞流现象，水会慢慢变热。

现在将冷却水通道改成离铜瓦放置位置很近的 “之”字形水通道，如图2所示 这样，每段通道担负吸热面积相对较小，两者铜瓦与通道间的距离很短，小于10mm，铜瓦上的热量能很快地传到通道的水中而被水带走，且不会象“井”字形水通道那样出现滞流问题。吸热冷却效果很好。

（2）铜瓦上油槽的改进

原来的铜瓦是一块又大又厚又长的弧形轴瓦，瓦的内面有一条X形的油槽，由于油槽又窄又浅，储油量少，轴承中间产生的热量很难传导出去改造后的铜瓦的厚度减薄到15mm左右，使铜瓦内的热量传到瓦背的距离缩短，另外在铜瓦的中间部位加工一条宽50mm、深3mm的油槽，作润滑和散热用，如图3所示。

这种铜瓦中心部位不存在发热区，在油槽中可注人较多的冷却海滑液，带走铜瓦中间油槽两边产生的热量，铜瓦两端的热量由空气带走，这时铜瓦上的热量传出路径就很短了。油槽中的冷却润滑液会由铜瓦的中间，经轴颈和铜瓦之间的间隙向铜瓦的两端流出，很好的润滑了轴颈和铜瓦，减少了因摩擦产生的热量，还带走了部分由摩擦产生的热量。这种铜瓦使用效果很好，使用一个月后，在铜瓦的内弧面和轴颈上出现了一层均匀的薄薄的黑色油膜，轴颈和铜瓦在近似于无磨损状态下运行。

（3）加装挡油装置

由于这种铜瓦需要较大流量的冷却润滑液，在长时间的运转中，冷却润滑液会由轴颈流到轧辊工作面的两端，被羊毛毡挡油布吸收，经过羊毛毡逐渐向轧辊工作面的中间部位移去，造成满辊都是冷却润滑液。轧板时，冷却润滑液会污染铝板表面，使铝板表面失去光泽。退火时铝板表面会留下黄色斑迹。为解决冷却润滑液爬上辊面的问题，我们在轴颈上近辊面端加装一个如图4的挡油环，加装这个装置后，冷却润滑液就不会再由轴颈爬上辊面了，保证铝板不受其污染 。

2　铭板札机中滚动轴承的使用设计

轧机的轴承选用滚动轴承，可以减少摩擦能耗，减少轴颈的磨损和发热，降低维护费用，提高铝板的精度，减小铝板的公差 。

FC系列轴承比较适合于铝板轧机，该型号轴承的承载能力大，性能稳定，安装?试方便简单，轴承不容易损坏。

设计滚动轴承时，轴颈与轴承内圈的配合为静配合，轴颈的公差为p6，这样轴承内圈会紧紧地箍着轴颈，并随轧辊的转动而转动，经常变换内圈上的受力点，内圈就不容易变形，也较难损坏轴承座孔与轴承外壳的配合为动配合，轴承座孔的公差为G7，这样外壳在受力时，会随轧辊的转动而缓慢地移动，从而不停地变换受力点，避免了使外壳长期在一 个位置上受力而容易损坏的问题 。

FC系列轴承是四列圆柱滚子轴承，这种轴承没有轴向定位结构。需要在每个轧辊上装配两个轴向止推环，防止轧辊轴向窜动。止推环可以是摩擦形式的止推环，也可以是滚动形式的止推环 。

摩擦止推环是在轴颈的内圆角处加 装一个如图5所示的耐磨环状零件，止推环的大端与轧辊工作面端面相靠，小端用来定位轴承内圈的安装位置，止推环孔内圆角与轴颈圆角相配，止推环外面圆角与轴承座内盖上的圆角相配，而轴承座又由侧压板管着，这样轧辊两头都采用这个装置，轧辊就不会轴向窜动了。其缺点是止推环所用材料的耐磨性能较差，其加工精度和粗糙度低时止推环易磨损 。

滚动止推环是为了克服摩擦止推环的缺点而改进的，是在原止推环和端盖之间增加一个止推滚珠装置，形状如图6所示。原来安装摩擦止推环的位置换成一个如图7形状的止推垫圈，这样就将滑动止推变成了滚动止推，减少了阻力和磨损，延长了零部件的使用时间，减少了维护费用。

如果是在气温较高的夏天加工滚动轴承座，而在气温较低的冬天去装配时，轴承座内孔的公差要适当加大一点，这是因为轴承座使用的材料膨胀系数较大，而轴承外壳的材料膨胀系数较小，如果仍按G7选用公差的话，很可能会装不上去。膨胀系数大的，在夏天会胀大很多，到冬天会缩小很多 冬天装配时，费力且不合乎受压时轧辊转轴承外壳也移动的装配要求，会人为缩短轴承使用寿命 。

3　改造后的使用情况

（1）铜瓦轴承的使用情况

铜瓦轴承在第一次轧板时，温度达到了70℃左右，但只要不喂板让轧机空转2-3min，铜瓦的温度就恢复到室温状况。这主要是由于轴瓦制造粗糙，公差和粗糙度没有达到图纸要求。即使加工达到了图纸要求，也有一个磨合期的问题，在磨合期内温度肯定是要高一些的，使用一个班后，铜瓦的温度降到40-50℃，使用一个月后，轴颈上已有一层均匀的薄薄的黑色油膜，完全看不到轴颈原来的材料了，铜层上的温度略高于室温。在这种状况下，轴颈上只要不缺少冷却润滑液，铜瓦和轴颈几乎在无磨损状态下工 作，轴颈两端无热量向轧辊的工作面上传去。只要调整好两辊之间的间隙，轧制中的板厚度就不会发生变化 。

（2）滚动轴承的使用情况

滚动轴承在安装后，开始使用的一个多月内情况都很正常，一个多月后发现其中一只轴承座有点发热，检查发现发热原因是轴承内圈破裂。原来在初次安装时就发现该轴颈的公差小于p6，不用加热就可以套到轴颈上去，安装在这种公差的轴颈上的轴承，其内圈很容易破裂。所以在加工轧辊时，轴径的公差一定要合乎要求。对铝板厚度的控制也非常稳定，目前这种轧机上生产的铝板厚度是0.30mm。

4　轧机轴承设计小结

（1）铜瓦轴承轧机

铜瓦上单位面积上的压力要尽量小一点，最好是比使用的铜瓦材料的许用压力小30%左右。

要尽可能地缩短热传导路程，每条传导路程的长度最好不大于35mm。 

要有充足的冷却液和润滑液（脂）供应给轴承和轴承座，不能间断 。

（2）滚动轴承轧机

轴颈与轴承内圈的配合一定要是静配合，轴颈的公差选用在p6左右。

轴承座与轴承外圈的配合一定是过渡配合，轴承座孔的公差选用在G7左右。

一定要有可靠的轴向定位止推装置，防止轧辊的轴向窜动 。

要根据气候变化情况选择合理的轴承与辊颈配合公差。

（来源：轻合金加工技术）