预应力轧机烧轴承原因分析及改进

1 、前言

莱钢股份有限公司特殊钢厂有大、 中、小三条轧钢生产线，生产φ 1 2 – φ 160mm 规格的优质圆钢，主要钢种为碳结 钢、合结钢、齿轮钢、轴承钢，年生产 能力 150 万吨，三条轧线轧机布置形式分 别为φ 650 × 1/ φ 550 × 1/ φ 550 × 4 半 连续式、φ 550 × 1/ φ 300 × 4/ φ 350 × 1 横列式和φ 550 × 1/ φ 450 × 6/ φ 350 × 6 半连续式，其中φ 550mm × 1 机列均 为大连重工集团制造的三辊轴承化预应力轧机，在2002～2004年期间先后投入使用， 针对近几年轧辊轴承装配方面存在的问题，就相应结构加以改进，满足了高效优质生产的需要。

2 、现状分析

从前期的生产情况来看，这三条轧线 φ 550mm × 1 机列普遍存在的一个问题，那就是烧轴承事故对生产造成较大影响，增加了换辊时间，降低了生产效率，很大程度上影响了产量和质量的提高。

φ550轧机的轴承装配如图一所示，引 起烧轴承的位置主要有两处：

一处是压紧圆锥轴承的圆螺母和螺纹 半环处，一对螺纹半环卡在辊头处的凹槽 内并通过圆柱销与轧辊在相对周向定位， 圆螺母以螺纹半环为支点旋转压紧圆锥轴 承使轧辊轴向定位，为防止圆螺母在工作 状态下脱落，圆螺母分左右旋两种，即圆螺 母的压紧旋向与轧辊的转向相反，同时要 求圆螺母对圆锥轴承的压力不得过紧，否 则就会造成圆锥轴承过载，最终烧轴承， 因此通过板销将圆螺母和螺纹半环相对定位，板销用紧固螺栓与圆螺母连接。

另一处是迷宫环和轴承压盖配合处， 迷宫环固定在轧辊辊径与辊身过渡部位， 轴承压盖通过螺栓与轴承座联接并与套杯 共同将四列轴承定位，同时迷宫环和轴承 压盖通过结构上的凸凹配合对轴承起密封 作用，防止氧化铁皮等杂物的进入，在工作状态下迷宫环相对轴承压盖高速转动， 两者一旦接触摩擦产生热源热量传递给轴 承，温度升高，轴承润滑脂耗尽，就会导致烧轴承事故发生。

结合生产实际过程中烧轴承的原因， 就以上两处装配结构存在的主要问题分述如下 ：

（1）螺纹半环、圆螺母处结构不合理

固定圆锥轴承的圆螺母板销厚度仅为 4 毫米，板销强度低；固定销孔直径为 9 毫米，M8 紧固螺丝固定不牢靠，紧固螺 栓易剪断，板销易脱落，导致圆螺母与螺 纹半环相对转动，圆锥轴承被圆螺母压 紧，造成圆锥轴承过载，最终发生烧轴承 事故。轧辊辊头处固定螺纹半环的圆柱销 孔仅为一个，圆柱销受力太大极易发生断 裂，圆柱销断裂后螺纹半环与圆螺母相对 轧辊发生转动，导致轴承座拆卸困难。

螺纹半环与圆螺母之间共有 6 个安装 固定板销的键槽，由于键槽设计角度不一 致，一次只能安装一个固定板销，不能更 好地将圆螺母和螺纹半环相对定位，板销 受力易被切断或下端变形翘起后，导致圆螺母与螺纹半环相对转动，圆锥轴承被圆 螺母压紧，造成圆锥轴承过载，最终发生 烧轴承事故。改进前圆螺母、螺纹半环、 板销其结构尺寸分别如图二、图三、图四 所示。

（2）φ 550 轴承压盖结构不合理

轴承压盖与迷宫环配合间隙小，当迷宫环受力轻微变形后，或轴承座内隔环轻 微磨损后，转动的迷宫环会卡住轴承压 盖，带动轴承压盖旋转，导致轴承压盖固 定螺杆整体切断，轴承压盖与轴承座摩擦 产生热量传入轴承座内，导致轴承润滑脂 烧干，轧辊轴承内套与轴承产生滑动摩 擦，进而滚动体变形脱落轴承烧损。改进 前的轴承压盖结构尺寸如图五示。

（3）轧辊迷宫环的结构不合理

迷宫环与轧辊为轻微量过盈配合，加热后装在轧辊上。迷宫环在轧制时承受高温轧件辐射烘烤，并且在轧辊外委堆焊加 工时在退火炉内受热，经冷热交替作用后易与轧辊脱离发生相对转动，从而与轴承压盖产生摩擦也会发生烧轴承事故。

3 、结构改进

3.1 改进螺纹半环、圆螺母处结构尺寸

将圆螺母和螺纹半环上 6 个键槽开槽 角度一致，螺纹半环采用 4 5 # 锻打调质 件，以此提高其弹性及抗断裂的能力，提 高螺纹半环的使用寿命；固定螺纹半环的 板销厚度由4毫米变为6毫米、8毫米两种厚度，板销固定孔直径由9 毫米变为11毫 米，紧固螺栓由 M8 变为 M10；同时，与轧辊供货单位协商，将轧辊上原来一个圆柱销孔改作为对称的两个，通过双重防护 避免圆柱销断裂后致使螺纹半环与圆螺母 相对轧辊发生转动。经过如此改动后，拆装轧辊迅速，减轻了职工劳动强度，降低了备件成本。优化后圆螺母、螺纹半环、板销结 构尺寸如图六、图七、图八所示。

3.2 、改进轴承压盖结构尺寸

为了减少轴承压盖与迷宫环接触的可 能性，将两者的凸凹配合面由两处改为一 处，通过内层的密封圈将氧化铁皮等杂物 挡在外面，同时将轴承压盖与迷宫环配合 一侧的台阶外圆直径减小，使轴承压盖与 迷宫环配合时间隙加大，即使迷宫环受力变形时，或轴承座内隔环稍有磨损时，转动的迷宫环也不会与轴承压盖接触产生摩擦，从而避免烧轴承事故的发生。改进后的轴承压盖结构尺寸如图九所示。

3.3、改进迷宫环的结构尺寸并加固安装

针对迷宫环在生产过程中易与轧辊发 生相对转动的现象，将迷宫环在热装到轧辊上后，在迷宫环圆周方向对称焊上四 点，使迷宫环与轧辊焊接在一起。这样，即使迷宫环受到冷热交替作用时，也不会与 轧辊发生相对转动产生热源，从而避免了烧轴承现象的发生。将迷宫环与轴承压盖里侧配合的内腔凸台去掉，将凹槽内腔加深 2 毫米、加宽 4 毫米；外形轴向尺寸减少 2 毫米，即使轴承压盖稍有松动，转动的迷宫环也不会 与轴承压盖接触产生摩擦，从而避免烧轴承事故的发生。

4 、改进效果

此次技术改进不仅通过对轴承装配结构方面的改进，杜绝了烧轴承问题的发生，节约了生产时间，提高了产品质量， 降低了劳动强度，而且通过对近几年轧辊轴承装配方面存在问题的分析总结，更好地指导了轴承装配操作，使轧辊轴承装配水平有了一个质的飞跃，在同行业具有一 定的推广价值。

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来源：帝蒙德轧机轴承