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　　1、轧辊与轧辊轴承 辊系 由轧辊与轧辊轴承构成 轧机核心部件 迫使轧件塑性变形 同时 辊承受巨大轧制压力 并传递给轴承 辊系结构 尺寸 材质 强度 刚度 对能否实现优质 高产 低耗的影响极大 7 1轧辊的工作特点及其工艺要求7 1 1轧辊所受载荷 1 机械载荷 弯曲应力 接触应力 扭转应力 咬入瞬间及轧制速度变化时 引起动载荷 2 摩擦 变形区中的前 后滑 咬入打滑 卡钢等造成辊表面与轧件相对运动 导致辊表面受到剧烈摩擦 3 热负荷 热轧时 轧件高温和冷却水交替作用 产生热循环应力 冷轧时 轧件变形热效应 轧辊表层也产生热循环应力 7 1 2轧辊的主要失效形式 1 磨损 磨损达到允许的总车削量后

　　2、表层硬度丧失 强度削弱而报废 2 辊面剥落 循环接触应力作用下 表面产生掉块形成凹坑而报废 3 折断 过大轧制压力产生的机械应力造成断辊 7 1 3轧制生产对轧辊的要求工艺要求 合理结构 尺寸 材质 以保证轧件尺寸 表面质量 产量 寿命要求 不致过早 或不正常破坏 失效 材质要求 强韧性 耐磨性 耐热性 耐剥落性等 总结 结构 尺寸的确定 材质 制造方法的选择 强度 刚度的校核 7 2轧辊的结构形式及材质选择7 2 1轧辊的结构辊身 工作部分 型材轧辊 辊身有各种形状轧槽 即孔型 板材轧辊 辊身呈圆柱形 为补偿弯曲 不均匀热膨胀 不均匀磨损的影响 可将辊身磨制成曲线形状 即辊型 辊头 与连接轴

　　3、相接部分 连接传动或吊装 梅花型 键槽型 万向节型 辊颈 支承部分 形式由轴承形式及装卸要求确定 圆柱形 滑动轴承 滚动轴承 圆锥形 液体摩擦轴承 锥度一般为1 5 有利于轴承的装卸与轧辊强度提高 辊颈与辊身交界处为应力集中部位 轧辊强度的薄弱环节 应用适当的圆弧连接组合辊 韧性好的心轴 硬度高的辊套 辊套采用热压装 轧辊的结构a 梅花形辊头 b 扁头形辊头 c 带双键形的辊头1 辊身 2 辊颈 3 辊头 7 2 2轧辊的参数辊身直径辊身长度辊颈直径及长度辊头尺寸7 2 2 1辊身直径是轧机的重要参数 型材轧机 表征轧机的特性参数 板带轧机 关系到板带材最小可轧厚度 Dg为轧辊工作直径 mm

　　4、h为压下量 mm max最大允许咬入角 0 各类轧机轧制钢材的 max 确定最佳直径应考虑 咬入条件 强度和刚度 最小可轧厚度 热平衡条件 1 咬入条件直径应满足 2 轧辊的强度和刚度条件强度应满足 多辊轧机 轧制负荷主要由支持辊承担 支持辊直径应根据强度和刚度条件确定 轧辊危险截面处应力 MPa Mz危险截面处弯矩 N mm WD危险截面处抗弯截面系数 mm3 为轧辊许用正应力 MPa 3 最小可轧厚度据最小可轧厚度临界条件 推导出冷轧机最大工作辊径应满足 E轧辊的弹性模量 MPa hmin带材最小可轧厚度 mm 为辊与带材间摩擦系数 s为带材屈服极限 MPa p平均张应力 MPa 4 热平

　　5、衡条件高速冷轧时 轧件变形热效应很大 导致工作辊温度升高 辊表面存在工艺冷却与润滑 温升至一定程度出现热平衡 辊表面吸收热量等于冷润剂带走热量 要控制辊温 100 则工作辊径应与轧速 变形量 轧件机械性能相适应 7 2 2 2辊身长度型材轧机 取决于孔型配置数目及辊身强度 长度越大 可布置的孔型数越多 但降低了弯曲强度 并使前后辊道辊子加长 导致设备重量增大 板带材轧机 辊身长应与板带最大宽度相适应 L为辊身长度 mm bmax所轧板带最大宽度 mm 随板带宽度而异的余量 mm 板带材轧机辊身长度的余量 板带材轧机辊身长度确定 一般应和辊径一起考虑 使轧辊获得最小弯曲挠度和足够强度 以获得所需

　　6、板形 减小横向厚差 各类四辊轧机L D1 L D2 D2 D1 四辊轧机辊身长度与辊径间 支持辊径与工作辊径的比值关系 7 2 2 3辊颈直径d 长度l 过渡圆弧半径r与轴承形式 工作载荷有关 应综合考虑辊颈强度 轴承寿命 若条件允许 辊颈直径应选大些 7 2 2 4辊头尺寸根据连接轴形式确定 7 2 3轧辊的材质选择铸铁轧辊 C 2 0 半钢轧辊 C 1 5 钢轧辊 C 0 8 三种类型 铸铁辊 普通铸铁 合金铸铁 球墨铸铁 按硬度 半冷硬铸铁 冷硬铸铁 无限冷硬铸铁 铸铁辊优点 硬度高 耐磨性好 表面光滑 制造易 成本低 缺点 质脆 强度低 耐冲击性差 钢轧辊 铸钢 锻钢 优点 强度高 韧

　　7、性好 咬入能力强 缺点 硬度一般较铸铁辊低 各类轧辊硬度曲线 半钢轧辊 碳量介于铸钢与铸铁 杂质量低 具有过共析组织 碳量 铸钢 铸态脆 且易生成碳化物偏析和内部缺陷 锻造和热处理后 可得均匀分散析出的极细高硬度碳化物 兼有铸钢强度 韧性 耐热疲劳性 及铸铁耐磨性等 适于带钢热连轧四辊轧机工作辊 7 3轧辊专用轴承7 3 1轧辊轴承工作特点及其类型7 3 1 1轧辊轴承工作特点支承轧辊 并保证轧辊的正确位置 应具有较小摩擦系数 足够的强度和刚度 寿命长 便于换辊 工作特点 承受的压强大 承受的热许用值pv高 工作温度高 工作环境恶劣 7 3 2滚动轴承应用最为广泛 摩擦系数低 能耗低 磨损小

　　8、使用寿命长 刚度大 利于保证轧制产品精度 广泛用于冷 热轧板带材轧机 线材轧机及其他各种轧机上 一般用干油润滑 也采用油雾润滑 缺点 径向尺寸较大 采用多列滚动体结构 圆锥滚柱轴承 圆柱滚柱轴承 球面滚柱轴承 滚针轴承 7 3 1 2轧辊轴承的主要类型滑动轴承 滚动轴承 液体摩擦轴承 滑动轴承已日趋淘汰 圆锥滚柱轴承1 固定环 2 锁紧螺母 3 8 螺钉 4 螺丝环 5 定位环 6 支持辊辊头 7 键 9 自位球面垫 10 轴承座 11 外圈 12 锥形滚柱 13 支持辊辊颈 14 内圈环 15 固定环 7 3 2 1圆锥滚柱轴承能同时承受径向和轴向负荷 滚柱端面和内圈导向边缘间存在滑动摩擦

　　9、故比圆柱滚柱轴承易发热 不适于高速 不能自动调心 加剧了各列滚动体受力不均 轴承上需自位球面垫 为便于换辊 轴承内圈与辊颈采用动配合 因配合较松 为防止辊颈磨损 辊颈表面硬度取HS40 50 同时 保证配合面有润滑油 常用于四辊冷 热板带轧机上的工作辊 或冷轧支持辊上 7 3 2 2圆柱滚柱轴承承载能力高 适于高速重载 只能承受径向载荷 轴向须用独立止推轴承 采用圆柱滚柱和止推滚柱 或滚珠 组合 可发挥各自最大作用 与辊颈为静配合 在轴承座内为过渡配合 止推轴承与辊颈和轴承座均为动配合 换辊时 外圈 滚柱 轴承座组成一个整体 可与任何一对内圈配合 具有互换性 拆卸时 内圈和轧辊一起拆下 可用油

　　10、雾润滑 稀油循环润滑 干油润滑 1700四辊冷轧机的多列圆柱滚柱轴承1 圆柱滚柱轴承 2 止推轴承 3 辊颈 4 轧辊 7 3 2 3球面滚柱轴承滚柱与套圈以球面配合 能自动调心 即 轴承轴线可随辊颈轴线转动 保持彼此平行 同时承受径向和轴向载荷 不需另加止推轴承 常用于四辊冷轧机的支持辊 球面滚柱轴承1 球面滚柱 2 球面套圈 3 隔离环 4 锥形辊颈 7 5 2 4滚针轴承适于轴承尺寸严重受限场合 如 多辊轧机和小型四辊冷轧机的工作辊上 为减小外形轮廓尺寸 可取消轴承的内圈或外圈 或二者均不用 该轴承不能承受轴向负荷 需另加止推轴承 7 3 3轧辊用液体摩擦轴承油膜轴承 流体润滑的封闭式滑

　　11、动轴承 主要特点 辊颈旋转时 辊颈与轴承衬被一层油膜分隔 且能在很高压强 250MPa 下处于液体摩擦状态 故摩擦系数仅0 001 0 008 特别适于高速重载 已广泛用于四辊板带连轧机支持辊轴承 连续小型和线材轧机也开始使用油膜轴承 分为 动压油膜轴承 静压油膜轴承 动 静压油膜轴承 7 3 3 1动压油膜轴承 靠辊颈高速旋转把润滑油吸入负荷区的楔形间隙中形成工作油膜 油膜轴承截面中压力分布与偏移位移a 静止状态 b 轴颈旋转时油楔径向压力分布 工作过程 轧辊转动 润滑油被吸入楔形间隙 建立压力 转速增大油楔压力增大 转速达到一定值 形成油膜 油楔压力合力与外载荷平衡 辊颈被托起 实现液体摩

　　12、擦 辊颈中心顺旋转方向偏到一个新的稳定位置 偏离轴承中心e 液体摩擦轴承具有 高承载能力低摩擦损失良好冷却润滑条件 本钢1700热连轧油膜轴承 轧机油膜轴承 各点压力p 在垂直方向投影之和等于外力P 对于轴承工作长度和直径之比为0 7 1 0的油膜轴承 其承载能力近似为 P为动压油膜轴承承载能力 N 润滑油的绝对粘度 N s m2 v为辊颈表面滑动速度 m s l为轴承工作宽度 m d为辊颈直径 m 为轴承半径间隙 m ds为轴承衬内径 m hmin为最小油膜厚度 m 承载能力随 v d l的增加而提高 当轴承半径间隙 一定时 承载能力随hmin的减小而提高 动压油膜轴承的摩擦系数 可按下式选

　　13、取 p为平均压强 Pa 为减小摩擦系数 对轻载 高速轴承 宜选用低粘度润滑油 重载 低速轴承宜选用高粘度润滑油 两种典型结构 轴向力由锥体套本身的止推法兰承受 辊颈外端专门装有止推滚动轴承 特点 锥形套加工简单 止推轴承可单独更换 密封形式先进 需用专门的止推轴承 1700轧机带有止推滚动轴承的动压轴承1 套筒 合金锻钢 2 锥形辊颈 3 方键 4 轴承衬 巴氏合金 5 锁销 6 止推滚动轴承 7 螺丝环 8 锁紧螺母 9 外盖 10 迷宫密封 1与4间为转动摩擦面 7 3 3 2静压油膜轴承两滑动表面间输入足以平衡轧制力和辊重的高压油 靠油的静压力使辊颈在轴承中浮起 无论何时均能实现液体摩擦

　　14、 承载能力大 寿命长 刚性高 适于各种转速和载荷条件 轧机静压轴承多采用四个油缸 600冷轧机支承辊所用的静压油膜轴承工作原理图 可降低对轴承衬材料的加工制作要求 但需可靠的高压液压系统及相应的保护装置 600冷轧机支承辊静压油膜轴承工作原理 600冷轧机支承辊所用的静压油膜轴承工作原理图 轴瓦内表面周围布置四个油腔1 2 3 4 受载方向大油腔1为主油腔 上面小油腔3为副油腔 左右两侧有两个面积相等的侧油腔2 4 油泵将压力油经两滑阀节流器A和B送入油腔 1 3压力由滑阀A控制 2 4压力由滑阀B控制 滑阀和滑体周围的间隙起节流作用 圆柱和筒间的间隙 轧辊未受径向载荷时 压力油将辊浮在中央

　　15、辊颈周围的间隙相等 各腔液体阻力和节流阻力相等 两滑阀在两端弹簧力作用下均处于中间位置 即 滑阀两边节流长度相等 其值为lc 600冷轧机支承辊所用的静压油膜轴承工作原理图 轧辊承受向下径向载荷P时 辊颈沿载荷方向下移 其中心相对轴承中心偏移量为e 使主腔1处间隙减小 油压p1升高 上面腔3处间隙增大 油压p3降低 上下腔间形成压强差 p p1 p3 阻止辊颈下移 并企图迫使它复位 p反馈作用在滑阀A左端 迫使A向右移x 使左边节流长度减小到lc x 节流阻力减小 而右边节流长度增大到lc x 节流阻力增大 从而 使流入主腔1油量增加 流入副腔3油量较少 使 p进一步增大 直到与外载荷平衡 并

　　16、使e减小到一个新的平衡位置 若轴承和滑阀参数选择适当 则有可能使辊颈恢复受载前位置 使辊颈处于稳定状态 即轴承具有最大刚度 静压轴承这个特性对提高轧制精度十分有利 600冷轧机支承辊所用的静压轴承结构1 螺母 2 4 止推块 3 固定块 5 衬套 6 轴承座 7 密封圈 8 辊颈 9 调整块 10 补偿垫 11 自位垫板 7 3 3 3动 静压油膜轴承 仅低速 可逆运转或启动 制动时 才用静压系统 高速稳定运转时 轴承按动压制度 大大减轻高压系统负担 并提高轴承工作可靠性 设计时 既要满足静压承载能力需要的油腔尺寸 又要保证动压承载能力要求的支承面积 采用更小油腔 采用更高压力静压系统 动 静

　　17、压轴承供油系统 1700五机架冷连轧机支持辊 1 高压油泵 2 电动机 3 控制装置 4 压力控制开关 5 压力表 6 温度计 7 减压阀 8 安全阀 9 高压表 10 高压分配阀 11 工作管道 12 高压软管 13 轴承部分扩大图 14 动压系统供油管 15 回油管 思考题 1 轧辊的载荷特点及其主要失效形式是什么 2 轧辊的结构形式和参数确定原则是什么 3 掌握型材 板带材轧辊强度的计算方法 4 掌握不同类型轧机轧辊材质的选择方法 5 简述轧辊挠度控制的重要性 6 掌握轧辊挠度计算方法 7 轧辊专用轴承的工作特点及主要类型 8 了解液体摩擦轴承工作原理 辊身 1 板带轧机轧辊辊身为圆形 一般轧机辊身微凹 热轧 补偿热膨胀 控制板型 S 雪茄等特殊曲线型辊身 CVC轧机 UPC轧机 2 型钢轧机轧辊 辊身上有轧槽 孔型 3 特殊轧辊 一般用于穿孔机 车轮轧机 齿轮轧机 楔横轧机等专用或特殊轧机上 轧辊具有各种不同形状