摘  要：用在熱板材軋機(jī)上的帶雙面密封的雙、四列圓錐滾子軸承，采用密封圈及雙唇結(jié)構(gòu)，防止氧化鐵皮、冷卻水等異物進(jìn)入軸承及潤滑油脂中而泄漏，達(dá)到提高軸承使用壽命、保護(hù)環(huán)境、節(jié)能降耗的目的。 

關(guān)鍵詞：熱板材軋機(jī)；密封軸承；節(jié)能降耗

1 概述

所生產(chǎn)的雙、四列圓錐滾子軸承，均使用在各軋鋼廠的軋機(jī)上，軸承工作在沖擊、高溫、高速、重載、潤滑不良、高壓水沖刷等惡劣工況條件下。軸承箱端部設(shè)計有密封件，主要是防止外界異物進(jìn)入軸承中，如雜質(zhì)、冷卻水、氧化鐵皮等。當(dāng)剛使用新密封件時，密封效果良好，但使用一段時間后，密封效果變差，此時，如不及時更換密封件，則密封效果很差，再加上軸承裝拆頻繁影響密封等原因，在軋制過程中產(chǎn)生的氧化鐵皮、冷卻水等異物就會進(jìn)入軸承中，而潤滑油脂也會外泄，這樣將會引起軸承的非疲勞破壞，降低軸承的使用壽命，也會增加工人經(jīng)常加油脂的工作量，及油脂的使用量和排放量，造成對環(huán)境的污染。基于這些原因，迫切需要開發(fā)出一種自帶密封的軸承。

2 密封結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

考慮到上述各種原因，設(shè)計開發(fā)生產(chǎn)了適用于熱軋板材軋機(jī)的帶雙面密封的雙、四列圓錐滾子軸承，見圖1、圖2。

從圖1、圖2中可以看出，該雙面密封軸承采用了兩邊帶密封圈、帶骨架的接觸式唇形密封及內(nèi)隔圈處帶內(nèi)裝壓縮彈簧的密封結(jié)構(gòu)。唇形密封為雙唇結(jié)構(gòu)，分為主、副唇。主唇（見圖中A）帶螺旋彈簧，以一定的貼合力作用在內(nèi)圈外徑與唇形密封配合的作用面上，唇口直徑與內(nèi)圈外徑配合面直徑采用過盈配合。過盈量根據(jù)軸承內(nèi)徑d的不同而取不同值，一般取值范圍為300mm＜d＜400mm，GYL（過盈量，以下同）=2.4~4.0mm；400mm＜d＜600mm，GYL=2.8~4.4mm；600mm＜d＜800mm，GYL=3.1~4.9mm。與唇口配合的內(nèi)圈外徑應(yīng)采用切入法磨削，以防止由于采用往復(fù)式磨削而留下的微小磨痕損壞密封唇口，影響密封效果。主唇主要是為了防止在軋制過程中產(chǎn)生的氧化鐵皮、冷卻水、異物等進(jìn)入軸承內(nèi)，對軸承造成磨損或使?jié)L子、滾道易產(chǎn)生壓痕，造成非正常的疲勞破壞，也即影響軸承的疲勞壽命。副唇（見圖中B ）唇口直徑與內(nèi)圈配合面直徑采用松動配合，一般也是根據(jù)軸承內(nèi)徑d的不同取為0.5一1.0mm左右，副唇主要是為了防止軸承內(nèi)的潤滑油脂泄漏。該唇形密封外徑同軸承密封圈內(nèi)徑配合，一般為過渡配合，密封圈采用H8配合。密封圈外徑面開一槽，配裝O型密封圈，以防止冷卻水等從軸承箱孔徑與軸承外徑間間隙處進(jìn)入軸承內(nèi)部。靠軸承箱端蓋方向的密封圈端面上，根據(jù)軸承內(nèi)外徑的大小，車一寬×深的槽，一般為（1.5~3）mm~（3~5）mm左右，當(dāng)唇形密封裝入密封圈后，在端面槽上鑿6~8個點(diǎn)，以壓住唇形密封端面，防止由于內(nèi)壓作用而導(dǎo)致的唇形密封脫落密封圈的現(xiàn)象發(fā)生。內(nèi)隔圈處的密封采用內(nèi)裝壓縮彈簧，唇口與內(nèi)圈配合面接觸，采用過盈配合，過盈量一般為0.5~1mm。

帶雙面密封的雙、四列圓錐滾子軸承，由于兩邊采用了密封圈結(jié)構(gòu)，在保證軸承裝配高尺寸不變的情況下，整套軸承的有效高度減小，也即在套圈壁厚不變的情況下,滾子的長度有所減短。根據(jù)滾動軸承的徑向基本額定動載荷C_r公式及基本額定壽命L₁₀公式 ：

式中：

C_r——徑向基本額定動載荷（N） 

b_m——當(dāng)代常用材料和加工質(zhì)量的額定系數(shù)，該值隨軸承類型和設(shè)計不同而異 ；

f_c——與軸承零件的幾何形狀、制造精度和材料有關(guān)的系數(shù)；

i——軸承中滾子列數(shù) ；

L_we——額定載荷計算中用的滾子長度（mm）；   

α——軸承的公稱接觸角（°）；

Z——每列滾子數(shù)相同的多列軸承中每列滾子數(shù)；

D_we——額定載荷計算中用的滾子直徑（mm）；

L₁₀——基本額定壽命（×10⁶r/min）；  

P_r——徑向當(dāng)量動載荷（N）； 

由公式（1）可以看出，滾子有效長度L_we減短后，在其它參數(shù)不變的情況下，C_r值下降，由（2）公式，C_r值減小，對相同的徑向當(dāng)量動載荷，則理論計算的L₁₀也降低。一般帶雙面密封的四列圓錐滾子軸承比不帶密封的四列圓錐滾子軸承的C_r值降低6%~13%；雙列圓錐滾子軸承由于只有兩列滾子，兩邊帶密封后，反映在滾子上的長度尺寸減小較多，因而C_r值降低幅度較大，一般為15%~30% 。考慮到雙列軸承同四列軸承配對使用時，僅受軸向載荷作用，因而在設(shè)計帶密封的雙列軸承時，可以根據(jù)軋機(jī)的具體使用條件適當(dāng)將軸承接觸角加大，以提高其軸向承載能力。在軸承實(shí)際使用過程中，由于軸承采用了雙面密封結(jié)構(gòu)，軸承的工作環(huán)境大大改善，軋制過程中產(chǎn)生的氧化鐵皮、冷卻水、雜質(zhì)等異物不能進(jìn)人軸承中，而潤滑油脂也不泄漏，就使得軸承零件在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中始終處于良好的油膜潤滑狀態(tài)，因而實(shí)際使用壽命反而比不密封的雙、四列圓錐滾子軸承的使用壽命有所提高。

3 密封軸承的應(yīng)用

為某鋼廠七機(jī)架熱帶鋼連軋機(jī)工作輥設(shè)計開 發(fā)的帶雙面密封雙、四列圓錐滾子軸承，型號分別為3806/488.95-2RS（F1~F3機(jī)架用），3806/482.6-2RS及止推軸承370686-2RS（F4~F7機(jī)架用）。采用雙面密封結(jié)構(gòu)后的29套軸承，經(jīng)過一年多的運(yùn)行，在尚有89.7%軸承仍在正常使用的情況，平均軋鋼量為160.4萬噸，超過了日本進(jìn)口密封軸承平均軋鋼量140萬噸（見下表），油脂由原來的每班加油逐漸過渡為每1個月、每3個月、每6個月加油，一年中共節(jié)約潤滑脂106.79噸，且減少了廢脂的排放量，環(huán)境得以改善，降低了工人的勞動強(qiáng)度，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

該三種密封軸承于2002年8月通過了由國家經(jīng)貿(mào)委委托四川省經(jīng)貿(mào)委主持的新產(chǎn)品鑒定。

4 密封件的質(zhì)量

目前國內(nèi)生產(chǎn)密封件的大部分廠家，由于材料、工藝、加工設(shè)備等原因，生產(chǎn)出的密封件還不能完全滿足設(shè)計的要求，比如密封件的外形尺寸不穩(wěn)定，忽大忽小，同一批生產(chǎn)的密封件尺寸相差較大，硬度較硬，使用壽命較短，還不能達(dá)到一年以上，有些只能使用一個月等等，這些問題還有待于密封件生產(chǎn)廠家的進(jìn)一步的提局。

5 結(jié)束語

自成功開發(fā)了帶雙面密封雙、四列圓錐滾子軸承以后，現(xiàn)已陸續(xù)用在其它鋼廠的熱軋板材軋機(jī)上，通過一、二年的運(yùn)行，均取得了良好的效果，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。現(xiàn)準(zhǔn)備繼續(xù)在整個冶金行業(yè)推廣密封軸承的使用，為國家節(jié)約大量的人力、財力和物力。

【參考文獻(xiàn) 】

[1]王振華 《實(shí)用軸承手冊》[M].上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1996.

[2]GB/T 6391-1995,滾動軸承.額定動載荷和額定壽命[S].