黄贝
湘潭钢铁公司，湖南 湘潭 411101
摘要：本篇文章将针对高线减定径小锥箱结构特性进行阐述，对此设备具有的相关不足之处展开他那就，同时提出相关的改进对策，经过对短圆柱轴承结构进行研究，寻找问题因素，展开合理的改进，获得良好的成效。
关键词：高线；减定径；小锥箱；轴承
高速线材轧机作为工业企业产品结构调整的主要项目，本文基于某企业的高线线材轧机展开分析，其很多设备都是中国设计制造，例如加热炉、粗中轧机等等。主要设备是美国公司进行设计制造，例如预精轧机、减定径机组等等。电气控制技术通过西门子进行设计供应。设备、技术以及自动化控制体现现代化高线轧机国际领先水平，设计速率在150m/s，最大操作速率在120m/s，最小辊径时确保轧制速率在112m/s，运用高架式设计，最高轧制30道次。全线一共有30架轧机，包括14架粗中轧机，平立交体设计，4架预精轧机、8架精轧机、4架减定径机，运用45°顶角设计，体现目前国际领先的轧机水平。
一、设备状况
无扭精轧机后的减定径机组通过4架V形轧机构成，通过椭圆——圆工艺流程进行轧制，可以做到精准的产品公差以及优质的表面质量，进而让产品公差掌握在±0.1mm内。此种减定径机组通过3200kW交流变频点击经过增速箱统一对4架轧机进行传动，当中临近2架一组形成锥箱传动结构。此锥箱传动结构运用罕见的顶角45°传动角，悬臂结构。因为减定径机组处在精轧后面，轧制速率在112m/s以上，对于高线速率需要传功系统的各轴承都可以平稳运行，因此减定径机组主传功系统轴承选择的精准性非常重要[1]。该企业减定径机组是摩根五代半产品，为过渡产品，其承载性能明显不够，并且当前高线生产环节和以往具有明显的区别，往往都是小批量进行生产，规格类型频繁更换，小规格生产占据一定的比例，导致定径机30#小锥箱不断发生事故，基本每三个月就会发生以此设备故障，并且锥箱振动值往往处在高数值，之前所设计速度112m/s无法保障，唯有降低速度轧制。平均每次处理事故时长都需要55小时以上，对生产速率造成极大的影响，阻碍1高线机组的成品质量以及数量。所以，务必要针对减定径30#小锥箱轴承展开改进，从而解决当前的相关问题。通过分析显示，减定径机组小锥箱改进前存在多次设备事故相类似的情况，均是小锥箱传动结构悬臂端进行支撑的短圆柱轴承损坏导致的。轴承损坏具有不同的状况，重点损坏状况包括轴承外圈脱落、内圈滚到具有一定的压痕、保持架断开、辊子表层磨损等情况。导致轴承失效的因素通过相关分析具有几个方面。首先，轴承承载性能不够。此位置轴承规格是162250HI，是美国摩根公司进行设计供应的轴承，运用内圈双挡边，外圈无挡边，内圈引导保持架，通过相关失效的状况而言，重点是其承载性能不足导致的。其次，轴承结构存在润滑不畅的状况。基于润滑层面进行分析，此轴承是保持架内引导喷油润滑。内引导空隙过小对于油液喷射到内圈滚道形成阻碍，特别在高转速形成离心力的状况下，造成内圈滚道无法沾到油液，不能形成平稳油膜。随意，轴承在高速运行发热过程中会让润滑状况形成恶化，让内圈加速损坏[2]。因此，为确保可以顺利开展生产，降低设备出现事故情况，降低维修人员的工作负担，务必要对上述状况对轴承结构展开必要的改进。
二、改进方案
当前的HI轴承，其额定动负荷在Cr=99KN。通过轴承失效因素分析，能够在两个层面对当前该轴承展开改进，首先，增加内圈强度，其二，是提高轴承额度动负荷。该轴承的改进主要有几个方案。
（一）方案1
加厚内圈，减薄外圈。实际操作方式，首先加大内圈壁厚度，内滚道直径为φ67mm，内圈厚度在6mm，外圈厚度在4.5mm。其次，轴承额定动负荷Cr=99.5KN。再次，轴承其余结构不便，尺寸规格随即转变。
（二）方案2
内圈加大单挡边，内挡边与外挡边的厚度相比要薄0.5mm至1mm，确保滚子和挡边具有0.5至1mm的空隙，没有引导滚子与承受轴向力的作用。内圈加大单挡边，首先增加轴承内圈的强度和刚度，并且方便内圈的拆卸。
（三）方案3
内套增大单挡边，并且单边增宽，考量到具体的空间约束，最大值在3mm。内圈增大单挡边，首先提升轴承内圈强度以及刚度，并且方便轴承内圈的拆卸。内圈增宽，也可以提升轴承的强度以及刚度，并且提升斜坡长度，让轴承更加方便安装。
（四）方案4
轴承增宽3mm，滚子长度提高2mm，内圈增大单挡边。首先，轴承宽度在27mm的前提下增大3mm，也就是C=30mm。其次，滚子长度提高2mm，能够充分提升承载性能，Lw=20mm，为确保轴承径向装置大小不便，滚子数量以及直径不便。再次，轴承额定动负荷Cr=109KN,和以往的HI轴承额定动负荷相比提高10%。最后，内圈运用单挡边形式，并且合理提升另一侧的斜坡长度，让轴承更加方便校正安装。内圈挡边至具有提升内圈强度的性能，没有引导滚子以及承载的用途[3]。
三、当前轴承结构和改进方案比较分析
当前轴承结构和改进方案的优势与弊端对比，见图表一所示。
表一 轴承结构比较分析
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从表一当中能够了解，方案4额定动负荷值最高，通过额定期限公式进行计算，额定期限是当前结构的1.33倍。可是此方案当中的关键问题是滚子过长，运用圆柱滚子轴承的设计方式，其直径在φ12mm，长度在20mm，已经超出重型滚子轴承的指定标准。HI轴承运行速率在11000rpm，其不适宜用在高速运行当中，此外滚子过程极易出现打横的状况，导致轴承过早失效[4]。基于HI轴承失效因素而言，在改进润滑方面，前三种方案都运用保持架外引导机构，都可以一定程度的改进润滑条件。在提升内圈刚度以及强度而言，方案1内圈厚度提高0.5mm，刚度以及强度提升不明显，方案2和3内圈提高单挡边，可以有效提升内圈刚度以及强度，拆卸和安装更加便捷。二者差异在于方案3增宽3mm，并且一边斜坡增加，有利于轴承的安装，可是外形大小以及相关零件有所改变。对上述方案进行分析比较，更偏重运用第三种方案。除此之外，经过控制滚子下垂力度，有效解决轴承拆卸安装不便的情况。
结束语：
综上所述，对减定径机组30#小锥箱轴承的改进方法以及设计方案为同种类的高线行业中首次运用，显著的运用成效获得行业认可，我国同种类机组均对其借鉴改进，获取良好的社会效率。
参考文献
[1]赵登山,卢万有,雷坤,张文斌．高线减定径小锥箱轴承改进[J]．河南冶金,2015,023(005):41-43.
[2]吕开强,燕阳,赵全良．高线减定径机组轴承改进优化[J]．冶金设备,2006,000(004):66-67,60.
[3]王刚,燕阳,赵登山,阎长征,李静．高线机组减定径锥箱的改造[J]．金属制品,2005,031(005):43-44.
[4]燕阳,周敏,李康,王蕾,孙文胜．高线减/定径机组主传动系统轴承改进优化[J]．冶金设备,2004,000(004):68-69.