【正文】 4)高而均勻的硬度； (5)一定的沖擊韌性； (6)好的尺寸穩(wěn)定性； (7)良好的緩蝕性能： (8)良好的工藝性能。 (4)根據(jù) 20 輥森吉米爾軋機(jī)的軋制精度和軸承的尺寸，一組軸承的截面高度必須控制在 ～ 的范圍內(nèi)，按照高度差異為 5 ? m 進(jìn)行分組，同時(shí)外徑的相互差也應(yīng)控制在同樣的范圍內(nèi)。 圖 35 滿裝雙列圓柱滾子軸承 167。滾動(dòng)體由位于內(nèi)圈上的活動(dòng)擋邊進(jìn)行軸向引導(dǎo)。在這些支承軸上，幾個(gè)背襯軸承由支承座架分開(kāi)彼此相鄰布置。通常 20 輥森吉米爾支承輥采用圓柱滾子軸承，因?yàn)槠涑休d能力要比圓錐滾子軸承高。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 三 章 20 輥森吉米爾軋機(jī)支 承 輥軸承概述 在軋制生產(chǎn)中，軋輥與所軋金屬直接接觸，它是軋機(jī)使金屬產(chǎn)生塑性變形的主要工具 ， 而軋輥是由各類軸承 支承 的。 8 個(gè)支承輥組的心軸及背襯軸承的位置，對(duì)機(jī)架而言是能夠變化的，以準(zhǔn)確地控制兩個(gè)工作輥之間的距離 (即軋機(jī)輥縫 )。上下兩個(gè)工作輥分別靠在兩個(gè)第一中間輥上，上下兩對(duì)第一中間輥又支承在 3 個(gè)第二中間輥上，而6 個(gè)第二中間輥則支承在外層固定于梅花孔里的 8 個(gè)支承輥組上。這種設(shè)計(jì)保證了工作輥在整個(gè)長(zhǎng)度方向的支承。 自 1932 年出現(xiàn)第一臺(tái)多輥軋機(jī)以來(lái)，多輥軋機(jī)發(fā)展很快，具有不同的結(jié)構(gòu)形狀和幾何尺寸，機(jī)型有森吉米爾型、山特維克型，按輥系可分為 6 輥、12 輥和 20 輥軋機(jī)等，但最多的是 20 輥軋機(jī)，其中又以森吉米爾型為主導(dǎo)。正因其所得結(jié)論簡(jiǎn)單直觀，便于設(shè) 計(jì)應(yīng)用，因而迄今為止仍然使用最多。 論文主要從以下幾方面分析支承輥軸承： (1)20 輥森吉米爾軋機(jī)的輥系結(jié)構(gòu)，并對(duì)其工作輥、中間輥以及 支承 輥 的分布和調(diào)整進(jìn)行了具體的剖析 ； (2)分析 20 輥 森吉米爾軋機(jī)輥系特點(diǎn)，支承輥 軸承 結(jié)構(gòu)； (3)根據(jù)軋機(jī)實(shí)際的工作環(huán)境，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配、潤(rùn)滑、過(guò)載等方面分析軸承原因，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。 此外 ， 國(guó)外軸承廠商從改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑及精度等方面提高了軋機(jī)軸承的 壽命 。 課題的目的與意義 20 輥森吉米爾輥軋機(jī)的軋制力從工作輥通過(guò)中間輥傳到支承輥裝置，并最終傳到堅(jiān)固的整體機(jī)架上，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了工作輥在整個(gè)長(zhǎng)度方向的支承，由于輥系變形極小，可以在軋制的整個(gè)寬度方向獲得非常精確的厚度偏差，因此 20 輥森吉米爾輥軋機(jī)在實(shí)際應(yīng)用很廣，幾乎承擔(dān)了全世界 96%的不銹鋼生產(chǎn)，并廣泛軋制硅鋼和碳素鋼以及各種有色金屬。 軸承的參數(shù)設(shè)計(jì) ................................. 19 167。 軋機(jī)簡(jiǎn)介 ........................................ 5 167。 軋機(jī)軸承作為軋機(jī)的重要零部 件，能夠提高軋機(jī)設(shè)備軋制水平，提高軋機(jī)穩(wěn)定性，提高軋機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，在軋制過(guò)過(guò)程中軋輥與所扎金屬直接接觸，其是軋機(jī)使金屬產(chǎn)生塑性變形的主要部件。內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈作用是與軸承座相配合，起支承作用。 課題的目的與意義 ................................ 2 167。 軸承的熱處理工藝 ............................... 15 167。 因此， 深入 研究森吉米爾軋機(jī) 支承輥 軸承的機(jī)理具有十分重要的學(xué)術(shù)和實(shí)用價(jià)值。 167。 國(guó) 內(nèi)某 廠家 能 生產(chǎn) 出 內(nèi)徑 70260mm ， 外徑160520mm 的支 承 軸承 ， 最大動(dòng)態(tài)徑向負(fù)荷可達(dá) 2336KN， 最大靜態(tài)徑向負(fù)荷可達(dá) 4073KN。當(dāng)接觸面附近的物體表面輪廓近似為二次拋物面，且接觸面尺寸遠(yuǎn)比物體尺寸和表面的相對(duì)曲率半徑小時(shí)，由赫茲理 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 論可得到與實(shí)際相符的結(jié)果。在各種軋制設(shè)備中，由于軋制過(guò)程中軋輥彈性變形和 軋制力較大的原因，四輥軋機(jī)不適合軋制高強(qiáng)度鋼和精密合金的冷軋薄板和薄帶。 20 輥森吉米爾軋機(jī)是單機(jī)架可逆式冷軋機(jī)，主要適用于用于不銹鋼、硅鋼及合金鋼等難于變形的金屬板卷，主要特點(diǎn)是： 20 個(gè)軋輥環(huán)形疊加式鑲嵌在 具有“零凸度”的整體鑄鋼機(jī)架內(nèi)，在軋機(jī)機(jī)架受力情況下，軋機(jī)寬度方向變形均勻且有較小的接觸弧長(zhǎng)和不易變形的小直徑工作輥，使該 軋機(jī) 可以 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 達(dá)到大壓下量，高速連續(xù)軋制薄帶鋼。 森吉米爾型軋機(jī)的機(jī)座牌坊為內(nèi)部裝有成套軋輥的整體結(jié)構(gòu)，剛性極高，能夠充分保證工作輥在軋制方向上的穩(wěn)定性及補(bǔ)償小直徑工作輥的撓度。除 B、 C 輥組（見(jiàn)下圖 23）外，其余各支承輥結(jié)構(gòu)基本相同， B、 C 輥組視有無(wú)徑向輥形調(diào)整機(jī)構(gòu)其結(jié)構(gòu)有所不同。 20 輥森吉米爾軋機(jī)在結(jié)構(gòu)性能上有如下主要特點(diǎn)： (1)具有整體鑄造（或鍛造 )的機(jī)架，剛度大，軋制力呈放射狀作用在機(jī)架的各個(gè)斷面上； (2)工作輥徑小，道次壓下率大，最大達(dá) 60％。 軸承的類型 20 輥森吉米爾軋機(jī)的支承輥軸承，自身外圈就直接擔(dān)負(fù)著支承輥的作用，外圈的厚度比普通的軸承外圈厚得多，這種特殊結(jié)構(gòu)使軸承能夠具有相當(dāng)高的剛性。一根心軸上一般裝有 5～ 7 套軸承。 這些特殊性能有效的保證了軋制產(chǎn)品的表面質(zhì)量和平面度。此類型軸承可適用于各種潤(rùn)滑方式，根據(jù)潤(rùn)滑方式不同，可提供不帶密封或密封軸承。 (3)要求軸承有很高的制造精度，軸承的制造精度要求為 P4 級(jí)以上。因此軸承的內(nèi)圈應(yīng)定期調(diào)整位置，使內(nèi)圈滾道負(fù)荷區(qū)的部位不斷變化，延長(zhǎng)軸承壽命。 軸承的熱處理工藝 鋼的熱處理工藝在決定軸承的使用壽命中占據(jù) 越來(lái)越重要的地位。隨淬火溫度的升高，貝氏體條變長(zhǎng)；等溫溫度升高，貝氏體條變寬，碳化物顆粒變大，且貝氏體條之間的相交的角度變小，逐趨向于平行排列，形成類似予上貝氏體的結(jié)構(gòu)；貝氏體轉(zhuǎn)變是一個(gè)與等溫轉(zhuǎn)變時(shí)間有關(guān)的過(guò)程，等溫淬火后的貝氏體量隨等溫時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。由于下貝氏體轉(zhuǎn)變是一個(gè)緩慢過(guò)程，套圈在硝鹽中長(zhǎng)時(shí)間等溫，表面心部組織轉(zhuǎn)變幾乎同時(shí)進(jìn)行，因此硬度穩(wěn)定、均勻性好，不象馬氏體淬火時(shí)套圈壁厚稍大一些就出現(xiàn)硬度低、軟點(diǎn)、均勻性差等問(wèn)題。 輥系的載荷分析 為有效地計(jì)算支承輥軸承的承載力，需要對(duì)輥系進(jìn)行受力分析。 計(jì)算滾動(dòng)體與滾道的接觸變形時(shí)，必須考慮外圈徑向撓度的影響。 針對(duì)支承輥軸承的特殊應(yīng)用，軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就須有助于改善載荷的分布狀況。圓周總間隙是指一列滾子排滿并消除相鄰滾子間隙，其第一個(gè)滾子與最后一個(gè)滾子的中心連線與滾子直徑之差。 滾子軸向闖隙 ? 一般在 ～ 之間， ? 值過(guò)大或過(guò)小，影響滾子在滾道里的正常滾動(dòng)，特別是滾子端面和外滾道、滾子之間的摩擦、磨損。 表 42 截面高度組別和公差 截面高度組別型號(hào) 截面高度公差 m? I 0— — II —— III —— 每一個(gè)背襯軸承都有截面高度公差組別名稱標(biāo)示（圖 45）。 92921081432729w97we41272992d 111207C 43??????????? ???????????????????? ）（）（）（）（ （ 424） 式中：pww DD?? ； ??為接觸狀態(tài)系數(shù)，這里取值為 ； Dw 滾子直徑， weL為滾子有效長(zhǎng)度， Z 為每列滾子個(gè)數(shù)， i 為滾子列數(shù)， pwD 為滾子組節(jié)圓直徑。 軸承的潤(rùn)滑 軸承的潤(rùn)滑是利用油膜將相對(duì)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)表面彼此隔開(kāi)，不致因粗糙點(diǎn)接觸導(dǎo)致磨損過(guò)度而失效。通過(guò)背襯軸承的高流速潤(rùn)滑劑防止了外部物質(zhì)進(jìn)入軸承。利用清潔干燥的壓縮空氣將潤(rùn)滑油吹入軸承。 多輥軋機(jī)支承輥軸承在載荷作用下外圈發(fā)生彈性變形，滾道的載荷分布發(fā)生變化，最大載荷比普通軸承高出許多，加之多輥軋機(jī)的軋制力非常大，導(dǎo)致滾道出現(xiàn)早期疲勞剝落。 在不利的軋機(jī)潤(rùn)滑狀況下，軸承的設(shè)計(jì)和應(yīng)用應(yīng)盡力改善軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)。在材料選取方面，實(shí)際應(yīng)用表明，重載工作時(shí)最好采用滲碳鋼，其外徑上有厚的滲碳層，表面硬度高，心部韌性好，具有很高的抗拉強(qiáng)度；或內(nèi)圈和外圈采用貝氏體淬硬， 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 保證軸承套圈較好的抗斷裂能力。外徑重磨后，須重新測(cè)量，標(biāo)出厚度最大的點(diǎn)，再與相應(yīng)的滾子和內(nèi)圈組裝，按新的截面厚度重新進(jìn)行分組。 本論文得到的結(jié)論有以下幾點(diǎn)： (1)過(guò)大或過(guò)小的徑向游隙都會(huì)使?jié)L動(dòng)體載荷分布更加不均勻，選擇適當(dāng)?shù)挠蜗妒鞘直匾模? (2)滾動(dòng)體個(gè)數(shù)過(guò)少也會(huì)引起載荷分布不均，但增加過(guò)多并不能有效地提高軸承的承載能力； (3)壁厚對(duì)載荷分布影響較大，在保證其他設(shè)計(jì)參數(shù)合理的情況下，應(yīng)盡量增大套圈壁厚以 減小套圈的彈性變形量。 。老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力給作者留下了深刻的印象，使作者受益匪淺。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 結(jié) 論 軋機(jī)軸承工作在十分惡劣的環(huán)境下，要滿足高速、重載、沖擊負(fù)荷大等多項(xiàng)軋制要求，可以根據(jù)軋機(jī)支承輥 軸承異常失效的形式分析原因，不僅要從設(shè)計(jì)制造上改進(jìn)，提高軸承各元件需要有足夠高的強(qiáng)度；提高設(shè)計(jì)壽命，選用優(yōu)良材料，合理設(shè)計(jì)潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，提高軸承精度及其公差要求。這就需要通過(guò)調(diào)整支承輥心軸，增加撓度來(lái)補(bǔ)償。 內(nèi)圈可采用兩個(gè)可拆式擋圈，與外圈滾道形成縫隙式密封，以防止外部污物進(jìn)入軸承造成污染。另外，如果存在安裝誤差、潤(rùn)滑不良、冷卻不足、雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)部的情況，都可能產(chǎn)生早期疲勞失效。 油顆粒粘結(jié)于軸承內(nèi)部表面，僅少量的油由排氣孔逃出。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 51 軋制乳化液潤(rùn)滑 — 背襯 軸承 循環(huán)油潤(rùn)滑（見(jiàn)圖 52）： 潤(rùn)滑油流過(guò)背襯軸承回到它自己的循環(huán)系統(tǒng)里。 20 輥森吉米爾軋機(jī)支承輥軸承的潤(rùn)滑原則上與其他滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑基本一致，只是軸承的工作條件比較惡劣，其工作性能能否獲得有效發(fā)揮在很大程度上取決于軸承的潤(rùn)滑情況。其表達(dá)式為 s2d1 CCXF ????）（ （ 426） 式中： F 為目標(biāo)函數(shù)， X 為優(yōu)化參數(shù)， ?為權(quán)數(shù)，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)對(duì)軸承性能的影響因素，取 ? ? ?? （ 427） 則目標(biāo)函數(shù)為 sd ??）（ （ 428） 約束條件 從 (2)式和 (3)式可知，有關(guān)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量的參數(shù)包括滾子組節(jié)圓直徑pwD ，滾動(dòng)體直徑 D，滾動(dòng)體有效長(zhǎng)度 weL 。為了減小內(nèi)圈壁厚的波動(dòng)，在一個(gè)支承軸上的所有軸承內(nèi)圈標(biāo)記必須在同樣的位置。采用環(huán)下潤(rùn)滑的方法也可以減小這種摩擦。此兩值是雙列滿裝滾子軸承的重要參數(shù)，關(guān)系到軸承的使用性能。 有關(guān)研究表明，采取 大直徑滾子的設(shè)計(jì)比采取小直徑滾子而數(shù)目稍多的設(shè)計(jì)要合理；對(duì)轉(zhuǎn)速不高、載荷較重的應(yīng)用，可采取無(wú)保持架的滿裝滾子結(jié)構(gòu)，增大軸承的載荷能力，同時(shí)降低滾道接觸點(diǎn)的載荷，提高軸承的剛性。 由（ 1）式可求解外圈的徑向撓度 ）（ nW?? 又任意位置滾動(dòng)體與滾道的接觸變形 n? 為 ）（ nrc o sn W ???? ??? （ 410） 式中： r? 為內(nèi)外圈相對(duì)位移， n 為滾動(dòng)體編號(hào)。 圖 42 輥系受力分析 如上圖 42 顯示， 20 輥森吉米爾軋機(jī)輥系的受力為層層傳遞，一直傳遞到最外層的支承輥上，而支承輥?zhàn)罱K將力傳遞到剛性極高的連體機(jī)架上，有效地解決了其他軋機(jī)剛性不足而導(dǎo)致的輥系變形移位導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷問(wèn)題。在 鐵路、軋機(jī)軸承生產(chǎn)中，由于套圈尺寸大、重量重，油淬火時(shí)馬氏體組織脆性大，為使淬火后獲得高硬度常采取強(qiáng)冷卻措施，結(jié)果導(dǎo)致淬火微裂紋；由于馬氏體淬火后表面為拉應(yīng)力