冷轧连续退火机组平整机支承辊轴承异常温升研究.doc

冷轧连续退火机组平整机支承辊轴承异常温升研究王晨翀1 赵春涛1 杨耕1 高坚1 许品2 朱剑波2 摘要 本文通过理论分析平整机轴承所需润滑油量，对平整机润滑系统的设计能力进行了全面计算和分析，最终分析出轴承异常温升的的主要原因，并制定了改进措施，通过实施取得了明显效果。关键词 平整机 轴承异常温升 油雾量Investigation of the Abnormal Temperature Rise of the Backup Roller Bearing of Skin-Pass Mill of Continuous Annealing Unit in the Cold Strip MillWang Chenchong1，Zhao Chuntao1，Yang Geng1，Gao Jian1，Xu Pin2 ，Zhujianbo2(1Baoshan Iron & Steel Co. ,Ltd.，Shanghai，201900；2Baosteel Group Co. ,Ltd，Shanghai，201900 )ABSTRACT The necessary lubricating oil amount of bearing of the skin-pass mill is analyzed theoretically, and the designed capacity of the lubricating system is also calculated and analyzed in an all around way. The main reason of abnormal temperature rise of the backup roller bearing has been found, and the effects are obvious through the application of improvement countermeasures.KEYWORDS Skin-pass mill; Abnormal Temperature Rise; Amount of oil Fog1. 前言油雾润滑系统润滑、冷却效率高，可节约用油，因油雾有一定压力又可防杂质和水浸入摩擦副，使轴承寿命提高约40%，故它常用于大型、高速、重载的滚动轴承润滑。某钢铁公司新建连续退火机组平整机为双机架四辊干式平整机，平整机支承辊轴承就采用油雾润滑系统进行润滑。在生产调试期间，机组速度达到600m/min时（机组最高速度为800m/min），即发现支承辊轴承座的温度已达到95以上（用点温仪测量轴承座对应于圆柱滚子轴承部位），为防止轴承过热烧损，机组一直限速生产，极大地限制了机组产能的发挥。双机架平整机支承辊结构如图1所示，每个支承辊两侧分别布置了一个四列圆柱滚子轴承和一个双列列圆锥滚子轴承，圆柱和圆锥滚子轴承均采用油雾润滑系统润滑，油雾润滑系统中配置有三套油雾发生器，二用一备，润滑油为壳牌OMALA 320，油雾润滑系统原理图如图2所示。图1 连退平整机支承辊装配示意图图2油雾润滑系统原理图2.轴承润滑需求油量的理论计算油雾润滑系统中对润滑效果产生影响的最重要的两个因素是系统提供的油雾量和凝缩嘴的能力。为分析平整机油雾润滑系统的配置是否满足轴承润滑要求，在此首先从轴承所需的润滑油量入手对整个系统进行分析计算。2.1. 圆柱轴承油雾和油雾需求量平整机所用圆柱轴承型号为：STF 600RV8711；根据轴承制造商提供的分析方法计算轴承所需的润滑油量。 本公式参考NSK公司的样本手册。其中：Qm1轴承油雾需求量，单位m3/min；D轴承内径，单位m，轴承内径为600mm；R轴承列数，轴承列数为4；则该轴承油雾需求量：0.53520.2676m3/min图3热空气温度与油雾浓度的关系根据图3，壳牌OMALA 320润滑油粘度即相当于1500SSU（赛氏粘度），在60时的浓度为7.84cc/m3，则每个圆柱轴承所需油量：4.22.1ml/min2.2. 圆锥轴承油雾和油雾需求量平整机所用两列圆锥滚子轴承（型号为NSK 390KDH5401 G S8）其中：Qm2轴承油雾需求量，单位m3/min；D轴承内径，单位m，轴承内径为390mm；R轴承列数，轴承列数为2；则该轴承油雾需求量：=0.17390.087m3/min则每个圆锥轴承所需油量：=1.360.68ml/min2.3.平整机单根支承辊轴承所需润滑油量 2.4. 整个平整机支承辊轴承所需润滑油总量 3.轴承润滑系统能力计算3.1.凝缩嘴的能力计算每个轴承座上对应圆柱滚子轴承装有2个9孔（2.035）的凝缩嘴，对应圆锥滚子轴承装有1个6孔（1.735）凝缩嘴，系统管压为1000mm水柱。表1油雾凝缩嘴选定表油雾凝缩嘴的参数空气标准流量（m3/min）管道压力mm水柱数量直径长度200300500750100011.7350.00400.00570.00790.00990.011321.7350.00790.01080.01470.01900.022431.7350.01190.01560.02150.02780.032341.7350.01560.02040.02800.03600.041951.7350.01930.02490.03450.04390.051061.7350.02290.02970.04050.05150.059571.7350.02660.03430.04640.05830.068081.7350.03030.03850.05210.06480.075991.7350.03430.04300.05720.07110.0830101.7350.03820.04730.06200.07730.0898111.7350.04160.05210.06650.08270.0963121.7350.04530.05640.07140.08780.1019131.7350.04840.05950.07530.09200.1076141.7350.05150.06260.07870.09540.11163.1.1圆柱滚子轴承的凝缩嘴能力计算圆柱滚子轴承对应的凝缩嘴规格为9孔（2.035）的凝缩嘴，数量为2个。由于目前无9孔（2.035）的凝缩嘴计算参数，在此根据表1中9孔（孔径为1.735）的凝缩嘴的参数进行粗略计算。对照表1，当管压为1000mm水柱，则单个凝缩嘴的气体流量为0.083m3/min。因此两个凝缩嘴的油雾通过量：VG320润滑油在60时的浓度为7.84 cc/m3，由此可以计算出单个圆柱轴承对应的2个凝缩嘴的通油量为：3.1.2圆锥滚子轴承的凝缩嘴能力计算圆锥滚子轴承对应的凝缩嘴规格为6孔（1.735）的凝缩嘴，数量为1个。根据表1中6孔（孔径为1.735）的凝缩嘴的参数进行计算。油雾通过量：VG320润滑油在60时的浓度为7.84 cc/m3，由此可以计算出单个圆锥轴承凝缩嘴通油量为：3.2. 平整机支承辊凝缩嘴的总通油能力每个支承辊上有两个轴承座，双机架共有8个轴承座，因此双机架凝缩嘴总通油能力为： 4. 计算结果分析根据上述计算结果可得：（1）平整机轴承所需的油雾润滑油量：1921960升/月；（2）凝缩嘴的通油能力：610升/月；（3）现有平整机油雾发生器能力：5931779升/月；由上述数据可以看出：凝缩嘴的通油能力小于平整机轴承所需的润滑油量；油雾发生器的供油能力基本能满足轴承润滑需求，但其能力偏小。5.结论平整机轴承在高速运行期间，轴承温度高，出现轴承过热烧损情况，经上述分析，主要原因是由于凝缩嘴能力不足所致，此外，油雾发生器的能力也偏小。6.对策措施由上述分析可见，为实现平整机高速运行情况下的支承辊轴承的可靠润滑，必须增加轴承座的凝缩嘴通油能力，同时在条件许可的情况下，提高油雾发生器的供油能力。经计算，若要满足轴承润滑需要，每个圆柱滚子轴承需要配置47个9孔（孔径为1.735）凝缩嘴；每个圆锥滚子轴承需要配置32个9孔（孔径为1.735）凝缩嘴。7.改进效果在轴承座内部增加了凝缩嘴数量后，并增加油雾发生器的供油能力。支承辊上机运行，在平整机高速运行时轴承温度由95降至85，基本满足了机组的高速运行。通过对润滑方面的分析发现，在轴承润滑油量需求分析中，没有对轴承发热量进行考虑，因此上述分析只是满足轴承的充分润滑需求。为进一步降低轴承座温升，必须对轴承座增设水冷装置：1、对轴承座进行改制，在轴承座承载区钻长孔形成冷却水循环通道（见图4）。2、增加轴承座冷却水循环系统，同时向两架平整机4个支承辊的轴承座供冷却水。图4：轴承座内部水冷管路示意图参考文献1 机械设计手册 第二卷 化学工业出版社 1994.04第