轧机轴承清洗机|二十辊轧机背衬轴承密封性能研究与检测

摘要：背衬轴承的润滑采用油雾润滑，轴承带有唇形密封，防止外部的乳化液进人轴承。背衬轴承的密封非常重要，一旦出现问题，会造成轴承非正常损坏，缩短轴承的寿命。硅钢现场出现多次由于轴承密封问题，造成轴承损坏、轧机异常停机换辊的故障。为彻底解决此问题，设计了轴承密封离线检测装置，在轴承上机前对轴承的密封性能进行检测，避免了由于密封问题导致轴承异常损坏。

１、概述

二十辊轧机支撑辊用背衬轴承装机采用日本光洋品牌，形式为双列圆柱辊子轴承。轴承具有精度高（Ｐ５），外圈硬度高，内圈韧性强等特点。轴承每次下机后，要对外圈的疲劳层进行磨削，一般可磨削９－１０次。

背衬轴承采用油雾润滑，轴承密封结构为橡胶骨架密封，密封在达到轴承寿命一半时，会出现老化现象，导致轴承密封不良，出现轴承内部进水乳化及进入杂物等问题，缩短轴承的使用寿命，造成轧机异常停机。为彻底解决此问题，设计了轴承密封离线检测装置，在轴承上机前对轴承的密封性能进行检测，避免了由于密封问题导致轴承异常损坏。

2、二十辊轧机背衬轴承的使用和维护介绍

2.1背衬轴承的结构特点

2.1.1背衬轴承外圈的特点

支承辊用轴承外圈直接与中间辊接触，外圈旋转的同时承受乳制分力，这就要求外圈具备如下特点：

１）充分柔软的芯部，确保耐冲击性，保证轴承在乳机断带等异常情况下的正常使用；

２）深厚的表面硬化层，保证轴承外圈的刚性，增加磨削次数；

３）要有较高的耐疲劳强度

４）高精度的尺寸和外圈旋转精度。

５）为了缓和端部集中负荷，防止中间辊的损伤，外圈两侧边部设计有５０ｍｍ宽，１５°的倒角。

2.1.2 衬轴承内圈及滚动体的特点

背衬轴承内圈及滚动体要有较高的精度 、表面硬度和芯部韧性。

2.2背衬轴承的使用和维护

背衬轴承为双列圆柱辊子轴承，轴承在上机一个月左右，需要下机对外圈表面的疲劳层进行磨削后，再次上机使用，直至使用到最小直径尺寸404.2ｍｍ。轴承每次的正常磨削量为0.2ｍｍ－0.25ｍｍ。背衬轴承下机后的磨削步骤如下：

2.2.1背衬轴承的清洗

１）利用轴承清洗机对支撑辊整体清洗；

２）完成对清洗后的支撑辊进行解体后，对单个轴承进行解体清洗。

2.2.2背衬轴承的检查与磨削

１）背衬轴承的检查背衬轴承的检查主要外圈的外表面、内表面滚道和挡边面的损伤情况，内圈内表面、外表面滚道和挡边的损伤情况，滚动体表面和端面的损伤情况。

２）背衬轴承的磨削将背衬轴承外圈表面擦拭干净，然后吊至装配高测量仪上进行装配高测量，将单个轴承的圆度跳动结果记录在台账上，依据装配高以及轴承表面磨损情况安排磨削，正常磨削量根据外圈疲劳层的情况控制在0.2ｍｍ－0.25ｍｍ。

３）背衬轴承的检测磨削完毕后，对轴承进行表面波探伤检测，确保每个轴承无伤。然后对同组的６个轴承再次进行装配高测量，务必保证单个轴承圆跳动在10um以内，同组６个轴承的装配高在6um以内，将测量结果记录在台账上。

2.3背衬轴承的修复

2.3.1新制背衬轴承的上机时间计算背衬轴承作为轧辊使用时，轴承的失效形式为外圈至最小直径。新制背衬轴承使用最小外径直径时，平均上机８次，每次上机２８天。因此新制背衬轴承总上机时间为：２４ｘ２８ｘ８＝５３７６小时。

2.3.2新制背衬轴承理论寿命计算

二十辊轧机乳制过程中，虽然第一道次速度最低，但轧制力最大，对背衬轴承的损坏也最大，因此校核中的数据取第一道次的速度和轧制力，即，轧制速度为200m/min，轧制力为6000ＫＮ。轴承额定动载荷＝1620ＫＮ。

１）二十辊的８根支撑辊中，Ａ／Ｄ／Ｅ／Ｈ辊所受的力 约为 乳制力 的 60％ ， 轴 承一个承载区的使用 寿命为：

２ ） 二十 辊的8根支撑 辊 中 ， Ｂ／ Ｃ／ Ｆ／ Ｇ 辊所受的力约为轧制力的 40％ ， 轴 承一个承载区的使用寿命L10h 为 11260ｈ ，轴承总体寿命为45040h 。

2.3.3背衬轴承的修复

通过以上计算可以得出 ：从轴承角度计算新制背衬轴承的使用寿命最低为11664小时轧机轴承清洗机， 远高于从轧辊角度计算新制背衬轴承的使用寿命5376小时。因此 ，当背衬轴承外圈报废 时 ，轴承的内圈 、 滚动体及保持架 等部件都比较完好 ，具备再次使用的可能性。

基于以上计算 ， 组织国内的轴承厂 家对外圈自然报废的轴承进行修复，修复的主要工作 为 ：

１ ） 对轴承内圈 、滚动体 、保持架进行磨削 、修整 ，消除部件表面的划痕及金属疲劳层 。

２ ） 制作新的轴承外圈 ， 并与旧轴承的再利用部件进行装配 。

３ ） 对新组装的轴承进行精度检测。

3、二十辊轧机背衬轴承油雾润滑系统介绍

二十辊背衬轴承油雾润滑的主要作用：减小轴承元件的摩擦 ；冷却轴承 ；清除轴承内 部异物。油雾润滑系统中除气动三联件外，还含有空气加热器和油加热器 。雾化油通过 压缩空气带入心轴内部 ，经过喷嘴进人轴承内部 。喷嘴具有液化油雾的功能 ，能够使雾化油变成大的油滴后再润滑轴承。

4、二 十辊轧机背衬轴承密封特点

4.1背衬轴承密封结构点及存在问题

4.1.1背衬轴承的密封结构特点背衬轴承采用唇形密封，密封圈与轴承外圈通过卡环固定 ， 密 封 唇与 轴 承 内 圈 上 的 挡 片 形 成 密封副 。 轴承在工作时 ， 外圈带动 密封唇高速旋转，与内圈挡片形成动摩 擦副。 如图4所示。

4.1.2背衬轴承密封在使用中存在的问题

背衬轴承的内部靠油雾进行润滑和降温，外部靠乳化液进行降温 。 为保证轴承内 部的润滑和降温效果，在压缩空气带动下，新的油雾源源不断地进入轴承内部，旧的润 滑油从轴承密封部位流出。轴承外部在乳化液和水汽的工况下工作， 乳化液和水汽一旦进入轴承内部 ，会破坏轴承内部的油膜轧机轴承清洗机，同时对轴承内圈表面、滚动体表面和外圈滑道产生腐蚀，造成轴承内圈和滚动体表面出现“ 点蚀 ”、“ 剥落 ”等缺陷 ，缩短轴承的使用寿命 。

4.2背衬轴 承密封性能研究

4.2.1背衬轴承的 密封特点

１ ） 密封不能过严。 密封过严会使轴承内部的旧润滑油无法流出轴承，滞留在轴承内 部，导致新的润滑油无法进入轴承内部 ，致使轴承内部温度过高、润滑不良，造成轴承烧毁。某公司硅钢厂二十辊轧机的油雾润滑系统上，如果出现 密 封过 严 的 情况吊车出租， 系 统会出现高压报 警 ， 导致轧机不能起车轧制。 这种情况虽然能够有效地保护背衬轴承，但会造成轧机异常更换支承辊，影响轧机产量 。

２ ） 密封不能过松。密封过松会导致轴承外部的乳化液和水汽进入轴承内部，使轴承内部润滑油出现“ 乳化”现象吊车，导致轴承内部润滑不良，造成轴承内圈和滚动体表面出现“点蚀” 、“剥落”等缺陷，甚至发生轴承“ 抱死 ”。

4.2.2背衬轴承的密封研究

通过背衬轴承以上特点可以判断出轴承的密封唇与轴承内圈的挡圈之间存在一定的间隙 ，使轴承内部的压缩空气和旧润滑油能够流出轴承。但密封唇与轴承内圈的挡圈之间的间隙要足够小，以使压缩空气和润滑油在间隙内形成“ 密封帘”，阻止轴承外部的乳 化液 和 水 汽 进 入 轴 承 内 部。

4.3背衬轴承密封性能 的检 测 由 于背衬轴承的密封性能无法离线检 测 ，一 旦出 现密封问题，会造成油雾润滑系统高压报警或轴承非正常损坏 ，导致 轧机非正 常更换支 承辊 ， 既减少轧机产量 ， 又增加背衬轴承采购成本。 为 保证背 衬轴承上机前能够离线检测出轴承的密封 性能 ， 根据 轴 承尺寸结构设计一套轴 承检测装 置 ， 对轴承 的 密封性 能离线检 测 。

4.3.1检测装置的结构原理

根据背衬轴承的密封结构和尺寸精度，制作一套密封检测装置 ，把轴承内圈两侧卡上 ，使轴承内部形成密闭空间。装置与内圈的接触部位安装o圈，保证气密性。通过快速接头，向装置内输入一 定压力的压缩空气，模拟轴承油雾润滑系统的工作状态。轴承内圈通入压缩空气后，气体会从轴承密封处泄漏。通过测量轴承密封腔内的压力值，检测轴承的密封性。

4.3.2轴承密封的检测过程

１ ）测量新轴承在微压状态下的密封性能。在一定管径的情况下，向检测装置内部通入远低于工作压力地压缩空气，检测装置腔内的压力为零。说明轴承密封唇与内圈挡环之间存在一定的间隙 ， 保证工作时压缩空气和旧润滑油能够流出轴承。

２ ）分别测量新轴承 ，自然报废轴承，油雾润滑系统高压报警轴承（ 密封过严的问题轴承）和内部进入乳化液轴承（密封不严的问题轴承）的密封性能。在一定管径情况下 ，向检测装置内 部通 入工作压力下的压缩空气，观察检测装置腔内的压力 变化值，得出各类轴承的密封性能。

３ ）建立轴承密封性能检测合格标准。通过对以上轴承密封性能的检测，总结 出密封性能的合理区间。以此为依据，在上机前对轴承的密封性能离线检测，对密封性能不合格轴承的密封圈进行更换。

5、结束语

通过离线检查背衬轴承的密封性能，在上机前将密封性能不合格的轴承进行整改后，现场既未出现过，由于轴承密封问题造成轧机油雾润滑系统高压报警，也未出现由于轴承密封问题造成轴承内部润滑不良的情况，消除了由于密封问题造成轴承非正常损坏和轧机非计划停机的隐患。