1 前言
隨著經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)化和競(jìng)爭(zhēng)化，許多新生企業(yè)購買了倒閉企業(yè)的舊式軋機(jī)，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(jī)。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(yīng)了經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)化和競(jìng)爭(zhēng)化。反過來也逼迫 工程技術(shù)人員絞盡腦汁，使工程設(shè)計(jì)盡可能完善。
在軋機(jī)的改造建設(shè)中，除了由軋制力引起的拖動(dòng)力，軋輥轉(zhuǎn)速，機(jī)械強(qiáng)度和剛度等方面的設(shè) 計(jì)問題會(huì)影響軋機(jī)的使用性能外，軋機(jī)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(rùn)滑方式，當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r，都對(duì)軋機(jī)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(huì)對(duì)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(jì)中稍有體會(huì)，現(xiàn)在講出來供大家參考和指正。
2 軋機(jī)銅瓦軸承的改造設(shè)計(jì)
銅瓦軸承在我們?cè)瓉淼挠^念上是不能做得太大太長(zhǎng)的，如果銅瓦做得太大太長(zhǎng)， 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(huì) 引起軸頸和銅瓦過熱，過熱的軸頸和銅瓦會(huì)使冷卻潤(rùn)滑液無法進(jìn)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(rùn)滑液也無濟(jì)于事，反而會(huì)將冷卻潤(rùn)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(jìn)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(rùn)滑液就能順利進(jìn)入軸頸和銅瓦之間，它們之間的摩擦?xí)䴗p少，發(fā)熱也會(huì)隨之 降低，機(jī)器的運(yùn)行就進(jìn)入了一個(gè)良性循環(huán)。根據(jù)這條思路，將軸瓦和軸瓦座作了三點(diǎn)改動(dòng) 處理，由于這三點(diǎn)改動(dòng)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(jìn)
舊式軸瓦座上的冷卻水通道
原來軋機(jī)軸瓦座上的冷卻水通道，是“井”字形的，這個(gè)“井”字形 水通道離銅瓦較遠(yuǎn)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(zhǎng)， 一條較短。很明顯，較長(zhǎng)的水通道的水會(huì)出現(xiàn)滯流現(xiàn)象，水會(huì)慢慢的變熱，加上水又不大流 動(dòng)，軸瓦座中的熱量再一次積累。
改進(jìn)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(duì)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(huì)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(dá)到了吸熱冷卻的目的。
(2)銅瓦上油槽的改進(jìn)
原來的銅瓦是一塊又大又厚又長(zhǎng)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(jī)這樣的重載設(shè)備軸承中間產(chǎn)生的熱量很難傳導(dǎo)散發(fā)出去。改造時(shí)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(rùn)滑和散熱用。
改進(jìn)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(rùn)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(shí)銅瓦上的熱量傳出路徑就很短了。油槽中 的冷卻潤(rùn)滑液會(huì)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(rùn)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(shí)踐中，使用這 種銅瓦效果很好。使用一個(gè)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(yùn)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(rùn)滑液，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)中，冷卻潤(rùn)滑液會(huì)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(rùn)滑液。軋板時(shí)，冷卻潤(rùn)滑液會(huì)污染鋁板表面，使鋁板表面失去光澤。退火 時(shí)鋁板表面會(huì)留下黃色斑跡。解決冷卻潤(rùn)滑液爬上輥面的問題，是在軸頸上近輥面端加裝一 個(gè)如的擋油環(huán)。加裝這個(gè)裝置后，冷卻潤(rùn)滑液就不會(huì)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(jī)銅瓦及瓦座和擋油環(huán)的改動(dòng)情況。
3 滾動(dòng)軸承在鋁板軋機(jī)中的使用設(shè)計(jì)
軋機(jī)的軸承選用滾動(dòng)軸承，可以減少軋機(jī)的原動(dòng)力，減少軸頸的磨損和發(fā)熱，減 少維護(hù)費(fèi)用，提高鋁板的精度，減少鋁板的公差。當(dāng)滾動(dòng)軸承的型號(hào)選用不當(dāng)，滾動(dòng)軸承與 輥頸和軸承座的配合公差選用不當(dāng)時(shí)，軸承容易損壞，使維護(hù)費(fèi)用大大增加，同時(shí)也耽誤了生產(chǎn)時(shí)間。
通過多件軸承型號(hào)的選用比較，我認(rèn)為目前只有FC系列軸承比較適合于鋁板軋機(jī)，該型號(hào)軸 承的承載能力大，性能穩(wěn)定，安裝調(diào)試方便簡(jiǎn)單，軸承不容易損壞。
設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承軋機(jī)時(shí)，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(huì) 緊緊地箍著軸頸，并隨軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)常變換內(nèi)圈上的受力點(diǎn)，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(dòng)配合，軸承座孔的公差為G7，這樣外殼在受力時(shí)，會(huì)隨軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而緩慢的移動(dòng)，也同樣時(shí)刻在變換受力點(diǎn)，不至于外殼長(zhǎng)期在一個(gè)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(huì)發(fā)生較大的軸向竄動(dòng)，使軋機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定而影響生產(chǎn)。解決這個(gè)問題 是 在每條軋輥上裝配兩個(gè)軸向止推環(huán)，防止軋輥軸向竄動(dòng)。止推環(huán)可以是摩擦形式的推環(huán)，也可以是滾動(dòng)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(gè)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(gè) 裝置軋輥就不會(huì)軸向竄動(dòng)了。其缺點(diǎn)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(shí)止推環(huán)就容易被磨損掉。
滾動(dòng)止推環(huán)是為了克服摩擦止推環(huán)的缺點(diǎn)而改進(jìn)的。是在原止推環(huán)和端蓋之間增加一個(gè)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(gè)如7形狀的止推墊圈。這樣就將滑動(dòng)止推變成了滾動(dòng)止推，減少了阻力和磨損，延長(zhǎng)了零件的使用時(shí)間，減少了維護(hù)費(fèi)用。
止推滾動(dòng)裝置
止推墊圈
如果是在氣溫較高的夏天加工滾動(dòng)軸承座，而在氣溫較低的冬天去裝配時(shí)，軸承座內(nèi)孔的公差要適當(dāng)加大一點(diǎn)。這是因?yàn)檩S承座使用的材料較差一點(diǎn)，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(huì)裝不上去。膨脹系數(shù)大的，在夏天會(huì)脹大得多，到冬天會(huì)縮小得多，縮得多的在冬天裝配時(shí)，就需使勁敲或重力壓才能裝配上，就不符合受壓時(shí)軋輥轉(zhuǎn)軸承外殼也移動(dòng)的裝配要求，會(huì)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(shí)，溫度達(dá)到了70℃左右，但只要不喂板讓軋機(jī)空轉(zhuǎn)2～3分鐘，銅瓦 的溫度就恢復(fù)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(dá)到圖紙要求， 即使加工達(dá)到了圖紙要求，也有一個(gè)磨合期的問題，在磨合期內(nèi)溫度肯定是要高一點(diǎn)的。使用一個(gè)班后銅瓦的溫度降到40～50℃，使用一個(gè)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(shí)，軸頸上只要不缺少冷 卻潤(rùn)滑液，銅瓦和軸頸是在無磨損狀態(tài)下工作，達(dá)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(huì)發(fā)生變化了。在一次成品0.5mm厚板時(shí)，(當(dāng)時(shí)精軋機(jī)還沒安裝好)，實(shí)際測(cè)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(dòng)軸承的使用情況：
滾動(dòng)軸承在安裝后，開始使用的一個(gè)多月內(nèi)情況都很正常，一個(gè)多月后發(fā)現(xiàn)其中一只軸承座 有點(diǎn)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(shí)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(shí)不用加熱就可以把內(nèi)圈套進(jìn)去。所以在加工軋輥時(shí)，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(shí)不停的 生產(chǎn)，軸承部位也能保持在室溫狀況下運(yùn)行，我跟蹤了半年也沒有發(fā)現(xiàn)破損的問題。對(duì)鋁板 厚度的控制也非常穩(wěn)定，目前這種軋機(jī)上生產(chǎn)的鋁板厚度是0.3mm。
5 對(duì)軋機(jī)軸承設(shè)計(jì)工作的小結(jié)
在實(shí)際中遇到的問題和設(shè)計(jì)中解決的方法歸納起來，有如下幾點(diǎn)要領(lǐng)：
(1)對(duì)銅瓦軸承軋機(jī)：
銅瓦上的單位面積上的壓力要盡量小一點(diǎn)，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(dǎo)路程，每條傳導(dǎo)路程的長(zhǎng)度最好不大于35mm。
要有充足的冷卻液和潤(rùn)滑液(脂)供應(yīng)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(fù)了。
(2)對(duì)滾動(dòng)軸承軋機(jī)：
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(dòng)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(dòng)。
注意當(dāng)?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(jì)和改造軋機(jī)中的體會(huì)，存在著較大的個(gè)別性和片面性，不對(duì)之處，請(qǐng)不吝批評(píng)指正。
