NSK直線導軌常識

影響高速線材精軋機輥箱油膜NSK軸承燒損的關鍵因素

瀏覽:發布日期:2019-05-09 14:52:37 字號:  

永利AG真人  高速線材精軋機輥箱燒損在生產過程中經常發生,燒損事故損失較大,本文想通過對燒損事故的分析,并結合現場一年來其它輥箱油膜NSK軸承燒損事故案例,找出影響油膜NSK軸承燒損的關鍵因素,并制定相應的止損策略。輥箱油膜NSK軸承;燒損事故

永利AG真人  輥箱油膜NSK軸承燒損事故典型案例

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  a上線時間短:此輥箱10月11日上線, 10月23日油膜NSK軸承發生燒損,使用僅12天,為近年來壽命最短的機架。

永利AG真人  b事故損失大:輥箱裝配時,輥軸是全新備件,箱體來自剛剛到貨的Morgan箱體,這次事故造成新箱體和新輥軸及其組件報廢,費用約40萬,事故損失大(裝配記錄見圖1)

永利AG真人  輥箱下線解體檢查發現,輥軸與偏心套完全“抱死”,左偏心套燒損嚴重,輥箱面板變形嚴重,輥箱油膜NSK軸承的銅層被融化(以往油膜NSK軸承燒損以銅層脫殼為多),從偏心套上的油道孔中擠出(見圖2),是幾年來最危險的燒損。查閱銅(紫銅、黃銅)的熔點為1083℃,由此判斷,本次油膜NSK軸承燒損的瞬間溫度超過1100℃!在油膜NSK軸承燒到銅層融化的情況下,并沒有出現象大部分油膜NSK軸承燒損后的癥狀:油膜NSK軸承錯位,這說明油膜NSK軸承燒損的瞬間溫升迅速,偏心套和前板沒有放讓的空間和時間,導致這一情況的出現,是因為內外溫度梯度大及停機及時,也是油膜NSK軸承在間隙偏小外加溫度梯度大的情況下燒損的特征。雙唇內側唇口已經燒焦,但外側唇口卻完好(見圖3),并有彈性,內拋油環槽子里的O形圈也已碳化,拋油環上的鍍層也在高溫的作用下脫落,但外拋油環槽子里的O形圈并沒有改變形狀,并保持著彈性,外拋油環在輥環冷卻水的作用下,保持了常態,保持架內外如此之大的區別表明,燒損機架的內、外溫度之差在1000℃左右。

  * 燒損發生在工況較好機架:23架為8寸機架的末次機架,受力和速度適中,工況較好。

  * 輥箱上線時進行試車:根據生產調度系統顯示,該輥箱上線后進行了大約半個小時的試車。

永利AG真人  * 燒損發生在上軸:通常輥箱燒損易發生在下軸,這是因為精軋機呈45度頂交布置,因重力關系,下輥始終貼緊油膜NSK軸承工作面,上輥在無負荷時與油膜NSK軸承的工作面處于脫離狀態,故下輥油膜NSK軸承受力為軋制力加上輥軸組件自重在軋制方向上的分力,上輥的油膜NSK軸承受力為軋制力減去輥軸組件自重在軋制方向上的分力,經計算,下輥油膜NSK軸承受力比上輥高出1.4倍輥軸組件自重(含輥軸、偏心套、輥環等),因此同等條件下,下輥會先于上輥燒損。

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永利AG真人  輥箱燒損前進行了55分鐘日修,檢修結束后直接過鋼,當軋制到第13支時事故發生。這種情況在二線、三線均有發生,如二線AB線24架雙輥燒損,為開軋第2根鋼燒損;三線減定徑32架下輥燒損,為開軋第3根鋼燒損。

  近期對油樣理化分析,粘度符合標準,污染控制較好,檢驗結果正常;查看精軋潤滑系統供油壓力正常,因此油膜NSK軸承燒損受介質影響和潤滑系統影響因素基本可以排除。

  油膜NSK軸承的間隙、溫度場平衡的建立與油膜NSK軸承燒損的關系

  從記錄查看,上軸(左旋軸)大端(油膜NSK軸承燒損位置)裝配間隙為0.24mm,而下軸(右旋軸)大端裝配間隙為0.31mm,數值都在標準(0.19―0.39mm)范圍,但相差較大,上軸0.24mm已臨近間隙的上線,而下軸0.31mm則臨近間隙的下線,這是上軸先于下軸燒損的原因! Morgan輥箱原始裝配記錄中,8寸輥箱工作側間隙,基本都在中間狀態,在12個記錄數值中,僅有1個偏小(見圖4)

永利AG真人  從表中可以看出,Morgan 6寸機架間隙要大于8寸機架間隙,SMS 8寸機架間隙要大于Morgan 8寸機架間隙。對比一線精軋8寸輥箱油膜NSK軸承易于燒損的情況看,間隙的大小是我們精軋8寸輥箱油膜NSK軸承易于燒損的重要因素;

  查閱裝配記錄,一線Morgan 8寸工作側油膜NSK軸承間隙基本上偏上限,三線SMS 8寸工作側油膜NSK軸承間隙基本上偏下限;與8寸的情況相反,一線Morgan 6寸工作側油膜NSK軸承間隙基本上偏中間,而三線SMS 6寸工作側油膜NSK軸承間隙基本上偏上限,這一現象與兩線燒損情況相對應,而兩線所有燒損機架,都出現了間隙偏小的情況,佐證了間隙控制是各線精軋油膜NSK軸承燒損的重要因素。

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影響高速線材精軋機輥箱油膜NSK軸承燒損的關鍵因素

永利AG真人  首先我們需要消除一個認識誤區:標準中給出的間隙是油膜NSK軸承的間隙。因位置關系,油膜NSK軸承的間隙無法直接測出,只有通過輥軸伸出部分來間接測量,因此不管是Morgan還是SMS,標準中給出的都不是油膜NSK軸承的間隙,而是測量點的數值,油膜NSK軸承的實際間隙要比這些數值小得多。

  從圖中可知,測量位置距八字板位置90mm,就23架輥箱而言,上軸大端的裝配間隙為0.24mm(對應圖A點數值),而油膜NSK軸承實際間隙(對應圖B點數值)應該小于0.24mm,對于一個165mm輥徑的輥軸來講,這數值相當小!

永利AG真人  油膜NSK軸承的工作機理:軸在旋轉時產生動壓形成油膜,動壓油膜在承載負荷的做功過程中,又轉化成熱量,被旋轉的軸和油膜NSK軸承的包容體(偏心套和箱體)吸收,并形成以油膜NSK軸承為中心的溫度場,向箱體周邊釋放熱量,只有當溫度場處于平衡和穩定狀態時(受熱體均勻收、漲的條件),油膜NSK軸承的間隙才能得到保證,而軋機由停油狀態到送油狀態、停機狀態到啟機狀態、由空轉狀態到帶負荷狀態,均屬于溫度場平衡的建立過程,均屬于溫度場的不穩定狀態,在這種狀態下,因為溫度梯度的關系,軸的熱漲和油膜NSK軸承包容體的內縮(受熱區域沒有足夠的力量漲開大的包容體時),會導致油膜NSK軸承間隙的減小和完全消失!

  精軋輥箱的特殊結構,又對工作側的溫度平衡造成阻礙,軋機工作時需要水冷,但大流量的輥環冷卻水直接作用在箱體上表面,又迅速帶走了箱體上部分的熱量,為了減輕輥環冷卻水對箱體溫度平衡的影響,設計了八字板對油膜NSK軸承附近區域進行了隔絕,并使一部分熱油流經八字板與前板間的空腔,但作用有限,尚需在使用環節加以約束。就23架而言,輥徑165mm,取線漲系數為0.000012/℃,經計算,當溫度梯度達到70℃時,0.24mm的間隙就會完全吃掉!   其實,不管是工作側還是傳動側,受力與結構相匹配,工作側受力大輥徑大,傳動側受力小輥徑小,而且工作側因輥軸的線速度大,更容易動壓油膜的建立,但因結構關系,輥軸的傳動側位于內箱體,而且油膜NSK軸承的包容體較之工作側的前板小得多,受熱后的膨脹不受限制,溫度梯度比工作小得多,溫度場的平衡易于建立并易于保持穩定,所以逃過了燒損之災。從傳動側從沒燒損的現象,又可以佐證溫度場平衡建立的必要性。

永利AG真人  高速區設備對應的止損策略

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永利AG真人影響高速線材精軋機輥箱油膜NSK軸承燒損的關鍵因素

  a輥箱在工作時升溫的程度取決于負荷,因此所有油膜NSK軸承的燒損,軋制負荷是第一因素,在滿足產品性能情況下,盡量按溫度上線控制進精軋溫度,尤其要避免因程序設置錯誤導致的低溫軋制,加強對軋制溫度的關注和監控,這樣可最大限度降低油膜NSK軸承燒損的風險,也是我們必須堅守的最重要的止損策略。

永利AG真人  b新機架盡量安排在月修時間上線,并按試車程序試車(吸取夾送輥油膜NSK軸承燒損的教訓);

永利AG真人  c新機架盡量選擇空過狀態下上線。新機架選擇空過狀態下上線,既可簡化試車程序又可讓新上線機架有一個較長的無負荷運轉時間,這對延長輥箱壽命非常有利。

  d和人在劇烈運動之前需要“熱身”一樣,高速設備在運行之前需要“暖機”。在冬季超過半個小時、夏季超過45分鐘的暫短停機后(尤其有停油作業),再啟機時需要拉長轉車時間,時間長短依據是否達到“暖機”要求而定。在現有階段,建議停軋轉車時間不低于十分鐘,檢修按規定試車,保證試車時間,最好是通過在線溫度監控系統的模擬試驗來確定合適的轉車時間。

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影響高速線材精軋機輥箱油膜NSK軸承燒損的關鍵因素

  e提高裝配質量,控制裝配間隙,同時合理的判斷油膜NSK軸承的壽命。目前的輥箱裝配作業,基本上只要重新裝配輥箱,必換油膜NSK軸承(符合Morgan要求)。我們目前是以在線監測的數據來判別機架的壽命,但檢測條件的不一致導致了判斷的不精確,同一架次不同時段檢測的數據在波動,而波動情況并不符合設備運轉規律,表明在線檢測存在誤差。影響間隙檢測結果因素有:①檢測位置,Morgan規定,8寸機架的檢測位置在距前板90mm處的輥身上,但實際檢測忽遠忽近,對檢測數據影響大;②檢測角度,打表是否垂直輥身表面;③檢測用力的偏差;④檢測的溫度條件偏差等。前面幾個影響因素,尚可通過嚴格規范來解決,但檢測的溫度條件卻難以把握,只有在溫度均衡的條件下,檢測數據才能體現實際情況,建議機架下線后和解體前,在裝配間里按照裝配時的測量方式再進行檢測,以這個檢測數據為準,結合解體后的接觸痕跡,來判斷油膜NSK軸承是否更換。


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