1 前言
隨著經(jīng)濟的市場化和競爭化，許多新生企業(yè)購買了倒閉企業(yè)的舊式軋機，經(jīng)過 一定的技術(shù)改造，使之成為一種全新性能的鋁板軋機。無論是從生產(chǎn)效率來講，還是從軋制 鋁板的精度和厚薄程度來講，都有很大的提高。適應了經(jīng)濟市場化和競爭化。反過來也逼迫 工程技術(shù)人員絞盡腦汁，使工程設(shè)計盡可能完善。
在軋機的改造建設(shè)中，除了由軋制力引起的拖動力，軋輥轉(zhuǎn)速，機械強度和剛度等方面的設(shè) 計問題會影響軋機的使用性能外，軋機的軸承選用，軸承和軸承座的結(jié)構(gòu)型式和加工公 差，冷卻潤滑方式，當?shù)氐臍夂蚯闆r，都對軋機軸承的發(fā)熱和壽命有很大的影響，尤其是軸 承的發(fā)熱會對軋制鋁板的厚薄程度和精度帶來不良后果，使鋁板的厚薄程度和軋制公差難以 控制。在幾年的改造設(shè)計中稍有體會，現(xiàn)在講出來供大家參考和指正。
2 軋機銅瓦軸承的改造設(shè)計
銅瓦軸承在我們原來的觀念上是不能做得太大太長的，如果銅瓦做得太大太長， 雖然銅瓦單位面積上的壓力減小了，但銅瓦中間部分的熱量不容易被散發(fā)掉，熱量的積累會 引起軸頸和銅瓦過熱，過熱的軸頸和銅瓦會使冷卻潤滑液無法進入軸頸和銅瓦之間去減少摩 擦和帶走熱量，即使你大量注入冷卻潤滑液也無濟于事，反而會將冷卻潤滑液搞得滿車間到 處都是，使車間又臟又滑。這樣、發(fā)熱和摩損進入惡性循環(huán)，越演越烈，造成軸頸和銅瓦的 快速摩損失效。所采用的方法是盡可能多的縮短傳熱路徑，來解決發(fā)熱問題。如果發(fā)熱問 題一經(jīng)解決，潤滑液就能順利進入軸頸和銅瓦之間，它們之間的摩擦會減少，發(fā)熱也會隨之 降低，機器的運行就進入了一個良性循環(huán)。根據(jù)這條思路，將軸瓦和軸瓦座作了三點改動 處理，由于這三點改動在以往的資料中較難找到，所以與大家一起研究探討。
(1)軸瓦座冷卻水通道的改進
舊式軸瓦座上的冷卻水通道
原來軋機軸瓦座上的冷卻水通道，是“井”字形的，這個“井”字形 水通道離銅瓦較遠有50mm左右，通道稀少，每條通道的吸熱面積較大，在下一次熱量傳來之 前很難帶走前一次傳的熱量，造成熱量的積累。另外軸瓦座內(nèi)的水通道有兩條，一條較長， 一條較短。很明顯，較長的水通道的水會出現(xiàn)滯流現(xiàn)象，水會慢慢的變熱，加上水又不大流 動，軸瓦座中的熱量再一次積累。
改進后的軸瓦座水道
現(xiàn)在將冷卻水通道改成離銅瓦放置位置很近的“之”字形水通道。這樣，冷卻 水流徑的面積增大，每段通道吸熱面積相對較小，再者銅瓦與通道間的距離很短，小于10mm ，銅瓦上的熱量能很快地傳到通道的水中而被水帶走。這種形式的水通道也不會象“井”字 形水通道那樣出現(xiàn)滯流問題，冷卻水總是帶熱而走不停滯，達到了吸熱冷卻的目的。
(2)銅瓦上油槽的改進
原來的銅瓦是一塊又大又厚又長的弧形軸瓦，瓦的內(nèi)面有一條X形的油槽，由于油槽又窄又 淺貯油量少，象軋機這樣的重載設(shè)備軸承中間產(chǎn)生的熱量很難傳導散發(fā)出去。改造時將銅瓦 的厚度減薄到15mm左右，使銅瓦內(nèi)的熱量傳到瓦背的距離縮短，另外在銅瓦的中間部位加工 一條寬50mm深3mm的油槽，如圖3所示，作為潤滑和散熱用。
改進后的銅瓦油槽
這種銅瓦中心部位不存在發(fā)熱區(qū)，在油槽中可注入較多的冷卻潤滑液，帶走銅瓦中間油槽兩 邊產(chǎn)生的熱量，銅瓦兩端的熱量由空氣帶走，這時銅瓦上的熱量傳出路徑就很短了。油槽中 的冷卻潤滑液會由銅瓦的中間，經(jīng)軸頸和銅瓦之間的間隙向銅瓦的兩端流去，很好的潤滑了 軸頸和銅瓦，減少了因摩擦產(chǎn)生的熱量，還帶走了部分由摩擦產(chǎn)生的熱量。實踐中，使用這 種銅瓦效果很好。使用一個月后，在銅瓦的內(nèi)弧面和軸頸上出現(xiàn)了一層均勻的薄薄的黑色油 膜，軸頸和銅瓦在近似于無磨損狀態(tài)下運行。
擋油環(huán)
(3)擋油裝置的加裝
由于這種銅瓦需要較大流量的冷卻潤滑液，在長時間的運轉(zhuǎn)中，冷卻潤滑液會由軸頸爬到軋輥工作面的兩端，被羊毛氈擋油布吸收，經(jīng)過羊毛氈逐漸向軋輥工作面的中間部位移去，造成滿輥都是冷卻潤滑液。軋板時，冷卻潤滑液會污染鋁板表面，使鋁板表面失去光澤。退火 時鋁板表面會留下黃色斑跡。解決冷卻潤滑液爬上輥面的問題，是在軸頸上近輥面端加裝一 個如的擋油環(huán)。加裝這個裝置后，冷卻潤滑液就不會再由軸頸爬上輥面了，保證鋁板不受其污染。
以上就是鋁板軋機銅瓦及瓦座和擋油環(huán)的改動情況。
3 滾動軸承在鋁板軋機中的使用設(shè)計
軋機的軸承選用滾動軸承，可以減少軋機的原動力，減少軸頸的磨損和發(fā)熱，減 少維護費用，提高鋁板的精度，減少鋁板的公差。當滾動軸承的型號選用不當，滾動軸承與 輥頸和軸承座的配合公差選用不當時，軸承容易損壞，使維護費用大大增加，同時也耽誤了生產(chǎn)時間。
通過多件軸承型號的選用比較，我認為目前只有FC系列軸承比較適合于鋁板軋機，該型號軸 承的承載能力大，性能穩(wěn)定，安裝調(diào)試方便簡單，軸承不容易損壞。
設(shè)計滾動軸承軋機時，軸頸與軸承內(nèi)圈的配合為靜配合，軸頸的公差為P6，這樣軸承內(nèi)圈會 緊緊地箍著軸頸，并隨軋輥的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，經(jīng)常變換內(nèi)圈上的受力點，內(nèi)圈就不容易變形，也較難損壞。軸承座孔與軸承外殼的配合為動配合，軸承座孔的公差為G7，這樣外殼在受力時，會隨軋輥的轉(zhuǎn)動而緩慢的移動，也同樣時刻在變換受力點，不至于外殼長期在一個位置 上受力而容易損壞。
摩擦止推環(huán)
FC系列軸承是四列圓柱滾子軸承，這種軸承沒有軸向定位結(jié)構(gòu)，安裝后軸向方向上只要有微 小的軸向力，軋輥就會發(fā)生較大的軸向竄動，使軋機運行不穩(wěn)定而影響生產(chǎn)。解決這個問題 是 在每條軋輥上裝配兩個軸向止推環(huán)，防止軋輥軸向竄動。止推環(huán)可以是摩擦形式的推環(huán)，也可以是滾動形式的止推環(huán)。
摩擦止推環(huán)是在軸頸的內(nèi)圓角處加裝一個如圖5的耐磨環(huán)狀零件。止推環(huán)的大端與軋輥工作面端面相靠，小端用來定位軸承內(nèi)圈的安裝位置，止推環(huán)孔內(nèi)圓角與軸頸圓角相配，止推環(huán) 外面圓角與軸承座內(nèi)蓋上的圓角相配，而軸承座又由側(cè)壓板管著，這樣軋輥兩頭都采用這個 裝置軋輥就不會軸向竄動了。其缺點是止推環(huán)所用材料的耐磨性能較差，其加工精度和粗糙 又低時止推環(huán)就容易被磨損掉。
滾動止推環(huán)是為了克服摩擦止推環(huán)的缺點而改進的。是在原止推環(huán)和端蓋之間增加一個止推 滾珠裝置，形狀如6所示。原來安裝摩擦止推環(huán)的位置換成一個如7形狀的止推墊圈。這樣就將滑動止推變成了滾動止推，減少了阻力和磨損，延長了零件的使用時間，減少了維護費用。
止推滾動裝置
止推墊圈
如果是在氣溫較高的夏天加工滾動軸承座，而在氣溫較低的冬天去裝配時，軸承座內(nèi)孔的公差要適當加大一點。這是因為軸承座使用的材料較差一點，質(zhì)地松疏，膨脹系數(shù)較大，而軸承外殼的材料質(zhì)地較密，膨脹系數(shù)較小，如果仍按G7選用公差的話很可能會裝不上去。膨脹系數(shù)大的，在夏天會脹大得多，到冬天會縮小得多，縮得多的在冬天裝配時，就需使勁敲或重力壓才能裝配上，就不符合受壓時軋輥轉(zhuǎn)軸承外殼也移動的裝配要求，會人為縮短軸承使 用壽命。
4 改造后的使用情況
(1)銅瓦軸承的使用情況
銅瓦軸承在第一次軋板時，溫度達到了70℃左右，但只要不喂板讓軋機空轉(zhuǎn)2～3分鐘，銅瓦 的溫度就恢復到室溫狀況。這主要是由于軸瓦制造粗糙，公差和粗糙度沒有達到圖紙要求， 即使加工達到了圖紙要求，也有一個磨合期的問題，在磨合期內(nèi)溫度肯定是要高一點的。使用一個班后銅瓦的溫度降到40～50℃，使用一個月后，軸頸上已有了一層均勻的 薄薄的黑色油膜，完全看不到軸頸原來的材料了，銅瓦上的溫度略高于室溫感覺不到什么熱度。出現(xiàn)了如此好的效果。到了這種狀況時，軸頸上只要不缺少冷 卻潤滑液，銅瓦和軸頸是在無磨損狀態(tài)下工作，達到了理想的工作模式。軸頸兩端無熱量向 軋輥的工作面上傳去，只要調(diào)整好兩輥之間的間隙，軋制中的板的厚度就不會發(fā)生變化了。在一次成品0.5mm厚板時，(當時精軋機還沒安裝好)，實際測量 板子厚度，兩邊為0.5mm，中間為0.49mm板子的厚度變化沒有超出0.01mm。
(2)滾動軸承的使用情況：
滾動軸承在安裝后，開始使用的一個多月內(nèi)情況都很正常，一個多月后發(fā)現(xiàn)其中一只軸承座 有點發(fā)熱，于是拆下來檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)熱原因是軸承的內(nèi)圈破裂。原來在初次安裝時就發(fā)現(xiàn)了 的；軸頸的公差小于P6的軸頸上的內(nèi)圈破裂，裝配內(nèi)圈時不用加熱就可以把內(nèi)圈套進去。所以在加工軋輥時，軸徑的公差一定得符合要求。凡符合公差要求的，即是一天24小時不停的 生產(chǎn)，軸承部位也能保持在室溫狀況下運行，我跟蹤了半年也沒有發(fā)現(xiàn)破損的問題。對鋁板 厚度的控制也非常穩(wěn)定，目前這種軋機上生產(chǎn)的鋁板厚度是0.3mm。
5 對軋機軸承設(shè)計工作的小結(jié)
在實際中遇到的問題和設(shè)計中解決的方法歸納起來，有如下幾點要領(lǐng)：
(1)對銅瓦軸承軋機：
銅瓦上的單位面積上的壓力要盡量小一點，最好是比使用的銅瓦材料的許用壓力小30%左右。
要盡可能多的縮短熱傳導路程，每條傳導路程的長度最好不大于35mm。
要有充足的冷卻液和潤滑液(脂)供應給軸承和軸承座，不能間斷。
其他要求有關(guān)資料中講得多，這里就不重復了。
(2)對滾動軸承軋機：
軸頸與軸承內(nèi)圈的配合一定要是靜配合，軸頸的公差在P6左右選用。
軸承座與軸承外圈的配合一定是動配合，軸承座孔的公差在G7左右選用。
一定要有可靠的軸向定位止推裝置，防止軋輥的軸向竄動。
注意當?shù)氐臍夂蜃兓闆r，是選擇合理的配合公差的依據(jù)。
以上就是我多年來在設(shè)計和改造軋機中的體會，存在著較大的個別性和片面性，不對之處，請不吝批評指正。
