主要零部件设计方案教学.ppt

第四节 主要零部件设计,之二 辊筒轴承,主要零部件设计,4.2 辊 筒 轴 承 压延机辊筒承受着强大的工作负荷，这些负荷最终全部由辊筒两端的轴承来承受。因此，辊筒轴承所承受的载荷是很大的，一般可达几10t、上100t。再加上辊筒转速低，而工作温度高，因此，工作条件十分恶劣。一般说来，辊筒轴承应满足下列要求： 1）承载能力要大，轴瓦和轴颈之间摩擦系数要小，以确保辊筒轴承寿命长，功率损耗小； 2）传热性能好，热膨胀系数小，以确保轴承的散热和轴承间隙； 3）轴颈和轴瓦的间隙选择和油孔开设要合理，确保轴颈和轴瓦之间具有良好的润滑状态和回转精度。 目前用于辊筒的有滑动轴承、滚动轴承。,辊筒轴承,1、滑动轴承的结构 1）结构组成 辊筒滑动轴承的 结构如图所示。可 见，辊筒滑动轴承 主要由轴承体、轴 瓦、压盖、油封等 零件组成。 1-压盖； 2-油封； 3-外侧半压盖 4-高压石棉橡胶垫；5-挡油环； 6-轴承体； 7一机架； 8-轴衬,辊筒轴承,2）特点 压延机滑动轴承的结构大体上与开炼机的相同，但它具有如下特点： 轴承体较小； 采用稀油强制润滑与冷却，并配有过滤冷却设备； 轴衬由扇形轴瓦构成，由于轴承所在位置不同，轴瓦角度也不同； 同一台压延机不同辊筒的轴承不能互换； 精度要求高，轴承的间隙需要减至最低限度，以减少半制品误差。,辊筒轴承,3）轴衬（瓦） 轴瓦直接和轴颈接触并支承轴颈运动，是决定轴承性能的关键件。 a、轴瓦的材料 轴瓦的材料通常采用锡青铜： ZQSn10-1、ZQSn8-12、ZQSn10-10、ZQSn5-25、ZQSn 7-17等。其中ZQSn10-1和ZQSn8-12应用较广。 尤其是ZQSn10-1是一种较好的减摩材料，因为这种合金里含有Cu3P，所以硬度高、耐磨性强，比较适用于做辊筒那样的重载轴承。,辊筒轴承,b、轴承的润滑和冷却 辊筒轴承通常采用稀油进行强制循环润滑和冷却。稀油通过油孔引入后，由油沟进行输送和分配。 开设油孔应注意： a） 油孔一般在不加压区或同时在不加压区和加压区 各设一个； b） 设置一个油孔时，油孔的位置以设置在轴瓦加压区中点前方 90120范围内较好，而且油孔应在油沟（一般为轴向开设）的偏前方（如下图所示）。,辊筒轴承,c） 当辊筒没有拉回装置时，单进油孔就不行，必须开设两个进油孔。因为当辊筒空运转时，辊筒在自重作用下位于最低位置，正好把油孔堵死，油无法进去。所以为同时考虑辊筒空转和负荷运转时的润滑，必须开设两个进油孔，如图b所示。,辊筒轴承,c、轴瓦的几何尺寸 轴瓦的几何尺寸一般根据辊筒轴颈的几何尺寸确定。 轴颈的直径d通常取辊筒直径D的0.650.70倍; 轴瓦的内径D为轴颈d加2倍的轴承径向间隙； 轴瓦的长度L通常取1.11.2倍轴瓦的内径D 。,辊筒轴承,4）轴承体的结构 为了润滑、密封的可靠和加工制造方便，近代压延机都采用整体式轴承体结构，轴承体的内孔形状由轴瓦的外形结构而定，而其外形则根据工作性质和使用要求确定。 压延机的辊筒轴承体外形有固定式、移动式和自动调心移动式等几种结构。 a、固定式轴承体 固定式轴承体在整机装配调整后轴承位置就固定在机架窗孔而不再活动。通常用楔块调整定位。S型四辊压延机的号辊筒和三辊压延机的中辊轴承通常就是这种结构。,辊筒轴承,b、移动式轴承体 移动式轴承体即在装配后轴承体可以沿着机架滑槽移动，以实现辊距的调节。四辊压延机的、号辊筒轴承和三辊压延机的号辊轴承体通常采用这种形式。 c、自动调心式移动式轴承体 既能通过调距装置相对机架滑 槽移动，又能通过轴线交叉装 置相对机架滑槽的某一方向转 动一个角度。四辊压延机的IV 号辊筒三辊压延机的号辊筒 轴承体通常为这种结构形式。,轴承体,辊筒轴承,d、轴承体的尺寸 轴承体的宽度B。 考虑辊筒从机架滑槽装卸起见，它通常比辊筒直径大50mm，即B=D+50mm左右(D为辊筒工作部分外径)。 轴承体高度h。 为保证两辊间距为零时，轴承体外壳不相互接触，故通常取尺寸h=D/2-(510)（mm） 轴承体的轴向长度L L为轴瓦接触长度加上两端回油槽宽度。 e、轴承体材料 通常用铸钢或优质灰铸铁制造。铸后应进行人工时效处理。,辊筒轴承,2、辊筒轴承的边界润滑设计和轴承间隙的确定 1）边界润滑 作为滑动轴承，摩擦状态有边界润滑摩擦、液体润滑摩擦或半液体润滑摩擦，由于压延机辊筒轴承是在低速、大负荷、高温条件下工作，尽管多年来曾力图实现液体润滑状态，但经验证明，这种轴承很难避免产生大量铜屑，而实际处于边界润滑状态。 故压延机的辊筒轴承应以边界润滑状态进行设计计算比较合理。,辊筒轴承,滑动轴承的边界润滑状态设计通常采用限制轴承单位面积压力p的办法。为了保证不产生过度的磨损，应限制轴承的单位面积压力，即: 式中 Pmax-作用在轴承上最大计算载荷（N） D-轴瓦的内径（cm） L-轴瓦的有效工作长度（cm） p-许用轴承压力（Ncm2），其值依摩擦副的材料及其工作条件而定，对压延机辊筒轴承一般取p=500700（Ncm2）,辊筒轴承,2）润滑与冷却 无论滑动或滚动轴承，由于采用强制冷却，会造成辊筒两端温度低于中央部位，这对生产会带来十分不良的影响，所以轴承的温度必须保证适当的高温。 视压延工艺要求不同，一般在60110，并采用温度自动调节装置来控制。 润滑油要采用适应高温度而且不易老化的高级润滑油。一般当油在100时，应有100150秒的赛式粘度，并加入一定数量的防锈剂和过酸化抑制剂才能使用。,辊筒轴承,3) 辊筒轴承间隙 为使辊筒工作时能理想地转动而不致间隙过大，影响制品的精度，其轴承间隙值应综合考虑下列几个因素而确定： 辊筒轴颈的热膨胀， 轴承的热膨胀， 保证轴承润滑条件的必要间隙， 轴颈、轴承内孔加工装配综合误差。,辊筒轴承,3、辊筒滚动轴承的应用 1） 滑动轴承的优缺点 滑动轴承作为压延机辊筒轴承使用已有较长的历史和比较成熟的使用经验。早期的压延机使用较多。 优点：滑动轴承结构简单、加工制造容易，制造成本低。 采用滑动轴承也存在着比较严重的缺点： a) 无功损失大，效率低。据估计，压延机驱动功率约20左右消耗在滑动轴承的摩擦损失上； b) 精度低，对制品精度影响大； c) 轴瓦的磨损大、寿命低，维修工作量大。,辊筒轴承,2） 滚动轴承的优越性 基于上述这些问题，随着机械制造工业的发展，压延成型机辊筒轴承采用滚动轴承越来越普遍，采用滚动轴承比滑动轴承的优越性在于： （1）体积小(长度小) 采用滚动轴承代替滑动轴承时，由于滚动轴承的宽度比滑动轴承小，因此在保证相同刚性的前提下，辊筒工作表面长度可以增加或在保证辊筒具有等同的工作表面长度而其直径可以相应减小。如辊筒直径为550mm的辊筒，当采用滑动轴承时，辊筒工作表面长度为1450mm，但改用滚动轴承后，工作表面长度就可以增加到1800mm。,辊筒轴承,b）精度高 不产生像滑动轴承那样因受力使受压区轴瓦变形而影响制品精度的问题，因此，能提高压延制品的精度和压延制品的最小厚度。 c）无功损失小、效率高 用滚动摩擦代替滑动摩擦，机器的无功损失小、效率高。如对直径为550mm的辊筒，传动功率可减少30。 d）辊筒轴颈不磨损 由于滚柱轴承的内圈和轴颈是热压配合而固定的，因而避免了采用滑动轴承时辊筒轴颈和轴瓦的磨损问题；同时，辊筒轴颈的表面状态对轴承的寿命