1、第三章第三章 軋輥軸承軋輥軸承本章內容本章內容1. 1.了解軋輥軸承的工作特點及軋輥軸承分類；了解軋輥軸承的工作特點及軋輥軸承分類；2. 2.掌握非金屬襯開式軸承的結構、使用性能；掌握非金屬襯開式軸承的結構、使用性能；3. 3.掌握非金屬襯開式軸承的工作原理；掌握非金屬襯開式軸承的工作原理；4. 4. 掌握液體摩擦軸承的工作原理；掌握液體摩擦軸承的工作原理；6. 6. 掌握滾動軸承的工作原理。掌握滾動軸承的工作原理。重點：重點：軸承的工作原理及應用范圍。軸承的工作原理及應用范圍。 難點：難點：液體摩擦軸承工作原理。液體摩擦軸承工作原理。一、軋輥軸承的作用一、軋輥軸承的作用（1 1）用來支撐轉動

2、的軋輥，并保持正確位置；用來支撐轉動的軋輥，并保持正確位置；（2 2）承受軋輥傳遞軋制力）承受軋輥傳遞軋制力二、軋輥軸承的工作特點二、軋輥軸承的工作特點（1 1）工作負荷大且徑向尺寸受限制。）工作負荷大且徑向尺寸受限制。原因原因：因軋鋼工藝要求軋輥：因軋鋼工藝要求軋輥軸承座外形尺寸必須小于輥身最小直徑，所以導致外形尺寸受限制、軸承座外形尺寸必須小于輥身最小直徑，所以導致外形尺寸受限制、單位負荷大。單位負荷大。（2 2）運轉速度差別大。）運轉速度差別大。原因：原因：不同軋機的運轉速度差別很大，如不同軋機的運轉速度差別很大，如從從0.20.2120m/s120m/s。且當軋機可逆軋制時，軋機軸承頻

3、繁正反轉。可。且當軋機可逆軋制時，軋機軸承頻繁正反轉。可見，對于速度不同的軋機應使用不同形式的軸承。見，對于速度不同的軋機應使用不同形式的軸承。（3 3）工作環境惡劣。）工作環境惡劣。理由：理由：熱軋時，環境溫度高，軋輥冷卻水及熱軋時，環境溫度高，軋輥冷卻水及氧化鐵皮飛濺；冷軋時，采用工藝潤滑劑（乳化液、軋制油）冷卻氧化鐵皮飛濺；冷軋時，采用工藝潤滑劑（乳化液、軋制油）冷卻軋輥和軋件，也有進入軸承的可能。因此，對軋輥軸承的密封提出軋輥和軋件，也有進入軸承的可能。因此，對軋輥軸承的密封提出了較高的要求。了較高的要求。三、對軸承的要求三、對軸承的要求（1 1）摩擦系數小）摩擦系數小（2 2）要有足

4、夠的強度和剛度）要有足夠的強度和剛度（3 3）使用壽命要長）使用壽命要長（4 4）要便于換輥）要便于換輥四、軋輥軸承的主要類型及特點四、軋輥軸承的主要類型及特點（1 1）滾動軸承）滾動軸承：在支承負荷和彼此相對運轉的零件間做滾動運動：在支承負荷和彼此相對運轉的零件間做滾動運動而發生滾動摩擦而發生滾動摩擦 的軸承的軸承 。（閉式軸承）（閉式軸承）應用最為廣泛應用最為廣泛. .摩擦系數低、能耗低、磨損小摩擦系數低、能耗低、磨損小, ,使用壽命長、剛度大、利于保證軋使用壽命長、剛度大、利于保證軋制產品精度制產品精度. .廣泛用于冷、熱軋廣泛用于冷、熱軋板帶材軋機板帶材軋機、線線材軋機材軋機及其他各種

5、軋機上及其他各種軋機上. .一般用干油脂潤滑一般用干油脂潤滑, ,也采用油霧潤滑也采用油霧潤滑. . 徑向尺寸較大徑向尺寸較大. . 采用采用多列滾動體結構多列滾動體結構: 圓錐滾柱軸承、圓柱滾柱軸承、球面滾柱軸承、圓錐滾柱軸承、圓柱滾柱軸承、球面滾柱軸承、滾針軸承滾針軸承.（2 2）滑動軸承）滑動軸承：在軸承中，僅發生滑動摩擦的軸承。：在軸承中，僅發生滑動摩擦的軸承。滑動軸承有滑動軸承有半干摩擦半干摩擦和和液體摩擦液體摩擦兩種。兩種。（有開式、閉式）（有開式、閉式）1 1）半干摩擦滑動軸承）半干摩擦滑動軸承 當在軸承的兩相對滑動表面加入潤滑油時，由于潤滑劑和被潤當在軸承的兩相對滑動表面加入潤

6、滑油時，由于潤滑劑和被潤滑表面間的化學與物理作用，將在摩擦表面上形成一層極薄的吸附滑表面間的化學與物理作用，將在摩擦表面上形成一層極薄的吸附膜（不大于膜（不大于0.10.10.20.2微米），能承受很高的壓力，這種狀態稱為微米），能承受很高的壓力，這種狀態稱為邊邊界摩擦狀態界摩擦狀態。只有在理想狀態下才存在。邊界摩擦狀態的好處：大。只有在理想狀態下才存在。邊界摩擦狀態的好處：大大減少摩擦面之間的摩擦系數。大減少摩擦面之間的摩擦系數。實際上，由于軸承中兩摩擦面均有實際上，由于軸承中兩摩擦面均有微觀的凹凸不平，因而會形成局部上金屬直接接觸摩擦狀態，即所微觀的凹凸不平，因而會形成局部上金屬直接接觸摩

7、擦狀態，即所謂謂半干摩擦狀態半干摩擦狀態。干摩擦狀態干摩擦狀態：接觸面全部金屬直接接觸狀態。：接觸面全部金屬直接接觸狀態。當軸承處于半干摩擦狀態時，該軸承就被稱為當軸承處于半干摩擦狀態時，該軸承就被稱為半干摩擦軸承半干摩擦軸承。特點特點：抗壓強度大，能承受沖擊載荷，壽命高，但剛性差，：抗壓強度大，能承受沖擊載荷，壽命高，但剛性差，受力后彈性變形加大，不能應用于對軋件尺寸要求嚴格軋受力后彈性變形加大，不能應用于對軋件尺寸要求嚴格軋機。機。應用應用：各種型鋼軋機各種型鋼軋機、鋼坯軋機鋼坯軋機、初軋機初軋機。常見類型常見類型：金屬襯（：金屬襯（青銅青銅）和非金屬襯（）和非金屬襯（樹脂樹脂）2 2）液

8、體摩擦軸承）液體摩擦軸承：相對滑動的兩表面完全被潤滑油膜隔開，：相對滑動的兩表面完全被潤滑油膜隔開，油膜有足夠的厚度，全部消除了摩擦表面之間的直接接觸，油膜有足夠的厚度，全部消除了摩擦表面之間的直接接觸，因而摩擦只發生在液體分子之間，稱處于這種摩擦狀態軸因而摩擦只發生在液體分子之間，稱處于這種摩擦狀態軸承為液體摩擦軸承，也稱為承為液體摩擦軸承，也稱為完全液體摩擦軸承完全液體摩擦軸承。特點特點：摩擦系數小（摩擦系數小（0.0010.0010.0080.008），），工作速度高，工作速度高，剛性剛性較好。較好。使用這種軸承的軋機能軋出高精度的軋件。使用這種軸承的軋機能軋出高精度的軋件。應用應用：現

9、代化的：現代化的冷熱帶鋼連軋機冷熱帶鋼連軋機支撐輥以及其他支撐輥以及其他高速軋機高速軋機上。上。常見類型常見類型：動壓、：動壓、靜壓靜壓和和靜靜- -動壓動壓三種結構形式。三種結構形式。五、滾動軸承支承輥軸承座的自位原理五、滾動軸承支承輥軸承座的自位原理1 1、軸承的調心性能、軸承的調心性能雖然軸承內外圈軸線發生雖然軸承內外圈軸線發生偏斜偏斜，但要求軸承能在內外圈軸線發，但要求軸承能在內外圈軸線發生相對偏斜時生相對偏斜時正常工作正常工作，即軸承具有一定的，即軸承具有一定的調心性能調心性能，原因原因（a a）軸承座孔不同心；（）軸承座孔不同心；（b b）軸肩端面與軸線不垂直；（）軸肩端面與軸線不

10、垂直；（c c）一端軸承座孔傾斜；（一端軸承座孔傾斜；（d d）軸受載后軸線發生彎曲變形等。）軸受載后軸線發生彎曲變形等。五、幾種常見滾動軸承五、幾種常見滾動軸承 軸承的調心性能軸承的調心性能雖然軸承內外圈軸線發生雖然軸承內外圈軸線發生偏斜偏斜，但要求軸承能在內外圈軸線發生，但要求軸承能在內外圈軸線發生相對偏斜時相對偏斜時正常工作正常工作，即軸承具有一定的，即軸承具有一定的調心性能調心性能，原因原因（a a）軸承座孔不同心；（）軸承座孔不同心；（b b）軸肩端面與軸線不垂直；（）軸肩端面與軸線不垂直；（c c）一端軸承座孔傾斜；（一端軸承座孔傾斜；（d d）軸受載后軸線發生彎曲變形等。）軸受載

11、后軸線發生彎曲變形等。圓錐滾柱軸承圓錐滾柱軸承1-固定環；固定環；2-鎖緊螺母；鎖緊螺母；3,8-螺釘；螺釘；4-螺絲環；螺絲環；5-定位環；定位環；6-支持輥輥頭；支持輥輥頭；7-鍵；鍵；9-自位球面墊；自位球面墊；10-軸承座；軸承座；11-外圈；外圈；12-錐形滾柱；錐形滾柱；13-支持輥輥支持輥輥頸；頸；14-內圈環；內圈環；15-固定環固定環（1 1） 圓錐滾柱軸承圓錐滾柱軸承l 能同時承受能同時承受徑向徑向和和軸向軸向負荷負荷; ;l 滾柱滾柱端面端面和內圈和內圈導向邊緣導向邊緣間有間有滑動滑動摩擦摩擦, ,比圓柱滾柱軸承比圓柱滾柱軸承易發熱易發熱, ,不適于不適于高速高速. .l

12、 不能自動調心不能自動調心, ,加劇了各列滾動體受加劇了各列滾動體受力不均力不均. . 軸承上需自位球面墊軸承上需自位球面墊. .l 為便于換輥為便于換輥, ,內圈與輥頸內圈與輥頸采用采用動配合動配合. .l 因配合較松因配合較松, ,為防止輥頸磨損為防止輥頸磨損, ,輥頸輥頸表面硬度表面硬度取取HS40HS4050.50.同時同時, ,保證配合保證配合面有面有潤滑油潤滑油. .l 常用于四輥冷、熱板帶軋機上的常用于四輥冷、熱板帶軋機上的工工作輥作輥, ,或冷軋或冷軋支持輥支持輥上上. .（2 2） 圓柱滾柱軸承圓柱滾柱軸承l 承載能力高承載能力高, ,適于適于高速重載高速重載. .l 只能承

13、受只能承受徑向徑向載荷載荷, ,軸向軸向須用獨立須用獨立的的止推軸承止推軸承來承擔來承擔. .l 但采用但采用圓柱滾柱圓柱滾柱和和止推滾柱止推滾柱( (或滾或滾珠珠) )組合式結構組合式結構, ,可發揮各自最大作用可發揮各自最大作用. .l 與輥頸為與輥頸為靜配合靜配合, ,在軸承座內為在軸承座內為過過渡配合渡配合. .止推軸承止推軸承與輥頸和軸承座均為與輥頸和軸承座均為動配合動配合. .l 換輥時換輥時, ,外圈、滾柱、軸承座外圈、滾柱、軸承座組成組成一個整體一個整體, ,可與任何一對內圈配合可與任何一對內圈配合, ,具具有互換性有互換性; ;拆卸時拆卸時, ,內圈和軋輥一起拆內圈和軋輥一起

14、拆下下. .l 可用油霧潤滑、稀油循環潤滑、干可用油霧潤滑、稀油循環潤滑、干油潤滑油潤滑. .1700四輥冷軋機的多列圓柱滾柱軸承四輥冷軋機的多列圓柱滾柱軸承1-圓柱滾柱軸承；圓柱滾柱軸承；2-止推軸承；止推軸承；3-輥頸；輥頸；4-軋輥軋輥（3 3）球面滾柱軸承）球面滾柱軸承l 滾柱與套圈以滾柱與套圈以球面球面配合配合, ,能能自動調自動調心心, ,即即, ,軸承的軸線可隨輥頸軸線轉動軸承的軸線可隨輥頸軸線轉動, ,保持彼此平行保持彼此平行. .l 同時承受同時承受徑向和軸向載荷徑向和軸向載荷, ,不需另不需另加止推軸承加止推軸承. .l 常用于四輥冷軋機的常用于四輥冷軋機的支持輥支持輥.

15、.球面滾柱軸承球面滾柱軸承1-球面滾柱；球面滾柱；2-球面套圈；球面套圈；3-隔離環；隔離環；4-錐形輥頸錐形輥頸（4 4）滾針軸承）滾針軸承l 適于適于軸承尺寸軸承尺寸嚴重受限場合嚴重受限場合, ,如如, ,多多輥軋機和小型四輥冷軋機的輥軋機和小型四輥冷軋機的工作輥工作輥上上. .l 為減小外形輪廓尺寸為減小外形輪廓尺寸, ,可取消軸承可取消軸承的的內圈或外圈內圈或外圈, ,或二者均不用或二者均不用. .l 該軸承該軸承不能承受軸向負荷不能承受軸向負荷. .六、六、 軋輥用液體摩擦軸承軋輥用液體摩擦軸承n : : 流體潤滑的流體潤滑的封閉式滑動軸承封閉式滑動軸承. .l 主要特點主要特點：輥

16、頸旋轉時：輥頸旋轉時, ,輥頸與軸承襯輥頸與軸承襯, ,且能在很高壓強且能在很高壓強(250MPa)(250MPa)下處于液體摩擦狀態下處于液體摩擦狀態. . 故摩故摩擦系數僅擦系數僅0.0010.0010.008 .0.008 .l 特別適于特別適于高速重載高速重載. .u已廣泛用于四輥板帶連軋機已廣泛用于四輥板帶連軋機支持輥軸承支持輥軸承, ,連續小型和線連續小型和線材軋機也開始使用油膜軸承材軋機也開始使用油膜軸承. .u 分為分為: : 動壓油膜軸承、靜壓油膜軸承、動動壓油膜軸承、靜壓油膜軸承、動- -靜壓油膜軸靜壓油膜軸承承. .（1 1） 動壓油膜軸承動壓油膜軸承n 靠輥頸高速旋轉把

17、潤滑油靠輥頸高速旋轉把潤滑油吸入吸入負荷區的負荷區的楔形間隙楔形間隙中形中形成工作油膜成工作油膜. .油膜軸承截面中壓力分布與偏移位移油膜軸承截面中壓力分布與偏移位移a-a-靜止狀態；靜止狀態；b-b-軸頸旋轉時油楔徑向軸頸旋轉時油楔徑向壓力分布壓力分布軋輥轉動軋輥轉動潤滑油被吸入楔形間潤滑油被吸入楔形間隙、建立壓力隙、建立壓力轉速增大油楔壓轉速增大油楔壓力增大力增大轉速達到一定值轉速達到一定值形成形成油膜油膜油楔壓力合力與外載荷平油楔壓力合力與外載荷平衡衡輥頸被托起輥頸被托起實現液體摩擦實現液體摩擦輥頸中心順旋轉方向偏到一個輥頸中心順旋轉方向偏到一個新的穩定位置新的穩定位置( (偏離軸承中心

18、偏離軸承中心e e).).液體摩擦軸承具有液體摩擦軸承具有: :l 高承載能力高承載能力l 低摩擦損失低摩擦損失l 良好冷卻潤滑條件良好冷卻潤滑條件. .本鋼本鋼17001700熱連軋油膜軸承熱連軋油膜軸承軋機油膜軸承軋機油膜軸承u 各點壓力各點壓力p p在垂直方向在垂直方向投影之和投影之和等于外力等于外力P P . .u 對于軸承對于軸承工作長度和直徑之比工作長度和直徑之比為為0.70.71.01.0的油膜軸承的油膜軸承, ,其承載能力近似其承載能力近似為為: :2min2/10.4hPvl d P P為動壓油膜軸承承載能力為動壓油膜軸承承載能力(N); (N); 潤滑油的潤滑油的絕對粘度絕

19、對粘度(Ns/m(Ns/m2 2); ); v v為輥頸為輥頸表面表面滑動速度滑動速度(m/s); (m/s); l l為為軸承工作寬度軸承工作寬度(m); (m); d d為為輥頸直徑輥頸直徑(m); (m); 為軸承半徑間為軸承半徑間隙隙(m)(m)， ; ; d ds s為為軸承襯內徑軸承襯內徑(m); (m); h hminmin為為最小最小油膜厚度油膜厚度(m).(m).()/ 2sdd 承載能力隨承載能力隨、v v、d d、l l的增的增加而提高加而提高. .當軸承半徑間隙當軸承半徑間隙一定時一定時, , 承承載能力隨載能力隨h hminmin的減小而提高的減小而提高. .u 動壓

20、油膜軸承的摩擦系數動壓油膜軸承的摩擦系數可按下式選取：可按下式選取：vpp p為平均壓強為平均壓強(Pa).(Pa). 為減小摩擦系數為減小摩擦系數, ,對輕載、高速對輕載、高速軸承軸承, ,宜選用宜選用低粘度潤滑油低粘度潤滑油; ; 重載、低速軸承宜選用重載、低速軸承宜選用高粘度高粘度潤潤滑油滑油. .n 兩種典型結構兩種典型結構: : 軸向力由錐體套本身的軸向力由錐體套本身的止推法蘭止推法蘭承受承受; ; 輥頸外端專門裝有輥頸外端專門裝有止推滾動軸承止推滾動軸承. .17001700軋機帶有止推滾動軸承的動壓軸承軋機帶有止推滾動軸承的動壓軸承1-1-套筒套筒( (合金鍛鋼合金鍛鋼);2-)

21、;2-錐形輥頸錐形輥頸;3-;3-方鍵方鍵; ;4-4-軸承襯軸承襯( (巴氏合金巴氏合金);5-);5-鎖銷鎖銷;6-;6-止推滾動軸止推滾動軸承承;7-;7-螺絲環螺絲環;8-;8-鎖緊螺母鎖緊螺母;9-;9-外蓋外蓋;10-;10-迷宮迷宮密封密封（2 2） 靜壓油膜軸承靜壓油膜軸承l 兩兩滑動表面間滑動表面間輸入足以輸入足以平衡軋制力和輥重平衡軋制力和輥重的的高壓油高壓油, ,靠油的靜壓力使輥靠油的靜壓力使輥頸在軸承中頸在軸承中浮起浮起. . 無論何時均能實現液體摩擦無論何時均能實現液體摩擦. . 承載能力大、壽命長、剛性高承載能力大、壽命長、剛性高; ; 適于適于各種轉速和載荷條件各

22、種轉速和載荷條件; ;軋機靜壓軸承多軋機靜壓軸承多采用四個油缸采用四個油缸. .600600冷軋機支承輥所用的靜壓油膜軸承工作原理圖冷軋機支承輥所用的靜壓油膜軸承工作原理圖 可降低對軸承襯材料可降低對軸承襯材料的加工制作要求的加工制作要求. . 但需可靠的但需可靠的高壓液高壓液壓系統壓系統及相應的及相應的保護裝保護裝置置. .600600冷軋機支承輥靜壓油膜軸承工作原理冷軋機支承輥靜壓油膜軸承工作原理: :600600冷軋機支承輥所用的靜壓油膜軸承工作原理圖冷軋機支承輥所用的靜壓油膜軸承工作原理圖u 軸瓦內表面周圍布置四個油腔軸瓦內表面周圍布置四個油腔1 1、2 2、3 3、4.4.l 受載方

23、向大油腔受載方向大油腔1 1為為主油腔主油腔; ; 油泵將壓力油經兩滑油泵將壓力油經兩滑閥閥節流器節流器A A和和B B送入油腔送入油腔; ; 1 1、3 3壓力由滑閥壓力由滑閥A A控控制制; ; 2 2、4 4壓力由滑閥壓力由滑閥B B控控制制; ; 滑閥和滑體周圍的滑閥和滑體周圍的間間隙隙起起節流作用節流作用. .l上面小油腔上面小油腔3 3為為副油腔副油腔; ;l 左右兩側有兩個面積相左右兩側有兩個面積相等的等的側油腔側油腔2 2、4 .4 .v 軋輥未受徑向載荷時軋輥未受徑向載荷時. . 壓力油將輥浮在壓力油將輥浮在中央中央, ,輥輥頸周圍的頸周圍的間隙相等間隙相等; ; 各腔各腔液

24、體阻力液體阻力和和節流阻力節流阻力相等相等; ; 兩滑閥在兩端彈簧力作用兩滑閥在兩端彈簧力作用下均處于下均處于中間位置中間位置, ,即即, ,滑閥滑閥兩邊兩邊節流長度相等節流長度相等, ,其值為其值為l lc c . .600600冷軋機支承輥所用的靜壓油膜軸承工作原理圖冷軋機支承輥所用的靜壓油膜軸承工作原理圖v 軋輥承受軋輥承受向下徑向載荷向下徑向載荷P P時時. . 輥頸沿載荷方向輥頸沿載荷方向下移下移, ,其中其中心相對軸承中心心相對軸承中心偏移量為偏移量為e e, ,使使主腔主腔1 1處處間隙減小間隙減小, ,油壓油壓p p1 1升高升高, ,上面腔上面腔3 3處處間隙增大間隙增大,

25、,油壓油壓p p3 3降降低低, ,上下腔間形成上下腔間形成壓強差壓強差p p= =p p1 1p p3 ,3 ,阻止輥頸下移阻止輥頸下移, ,并并企圖迫使它復位企圖迫使它復位. .p p反饋作用在滑閥反饋作用在滑閥A A左端左端, ,迫使迫使A A向向右移右移x x, ,使左邊節流長度使左邊節流長度減小減小到到l lc cx x, ,節流阻節流阻力減小力減小; ;而右邊節流長度而右邊節流長度增大增大到到l lc c+ +x x, ,節流阻力增大節流阻力增大, ,從而從而, ,使使流入主腔流入主腔1 1油量增加油量增加, ,流入副腔流入副腔3 3油量較少油量較少. .使使p p進一步增大進一步

26、增大, ,直到直到與外載荷平衡與外載荷平衡, ,并使并使e e減小到一個新的減小到一個新的平衡位置平衡位置. . l 若軸承和滑閥若軸承和滑閥參數選擇適當參數選擇適當, ,則有可能使輥頸則有可能使輥頸恢復受載前位置恢復受載前位置, ,使輥使輥頸處于穩定狀態頸處于穩定狀態, ,即軸承具有最大剛度即軸承具有最大剛度. .l 靜壓軸承這個特性對靜壓軸承這個特性對提高軋制精度十分有利提高軋制精度十分有利. .600600冷軋機支承輥所用的靜壓軸承結構冷軋機支承輥所用的靜壓軸承結構1-1-螺母；螺母；2,4-2,4-止推塊；止推塊；3-3-固定塊；固定塊；5 5- -襯套；襯套；6-6-軸承座；軸承座；

27、7 7- -密封圈；密封圈；8-8-輥頸；輥頸；9-9-調整塊；調整塊；10-10-補償墊；補償墊；11-11-自位墊板自位墊板5.5.3.3 5.5.3.3 動動- -靜壓油膜軸承靜壓油膜軸承 僅僅低速、可逆運轉低速、可逆運轉或或啟動、制動啟動、制動時時, ,才用靜壓系統才用靜壓系統; ; 高速穩定運轉高速穩定運轉時時, ,軸承按動壓制度軸承按動壓制度. . 大大減輕高壓系統負擔大大減輕高壓系統負擔, ,并提高軸并提高軸承工作可靠性承工作可靠性. .n 設計時設計時： 既要滿足既要滿足靜壓承載能力靜壓承載能力需要需要的的油腔尺寸油腔尺寸; ; 又要保證又要保證動壓承載能力動壓承載能力要求要求的的支承面積支承面積. .采用更小油腔采用更小油腔, ,采用更高壓力采用更高壓力靜壓系統靜壓系統. .動動- -靜壓軸承供油系統靜壓軸承供油系統1-1-高壓油泵；高壓油泵；2-2-電動機；電動機；3-3-控制裝置；控制裝置；4-4-壓力控制壓力控制開關；開關；5-5-壓力表；壓力表；6-6-溫度計；溫度計；7-7-減壓閥；減壓閥；8-8-安全閥；安全閥；9-9-