轧机湖北油膜轴承锥套裂纹常见原因分析

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       一、湖北油膜轴承，又称液体摩擦轴承，属于一种非常理想的滑动轴承。它利用轴颈（锥套）本身回转时油被卷吸到收敛的楔形间隙或以一定的压力油输入滑动表面，形成压力以平衡外载荷，此时轴颈（锥套）与衬套之间被一层极薄的油膜隔开，轴承在液体摩擦状态下工作。

       适合于轧机使用的湖北油膜轴承称为轧机油膜轴承，主要装于各种板材轧机、带材轧机及线材轧机支撑辊或工作辊上。轧机油膜轴承需具有承载能力大、速度范围宽、装拆方便快捷及密封性能好等特点。油膜轴承主要由径向承载件、轴向承载件、锁紧装置、密封装置及湖北其他零部件五部分组成。

       二、锥套裂纹常见原因分析

       锥套是主要径向承载件，其内孔为锥面，径向和轴向加工有油槽，这样便于锥套与轧辊的拆装。锥度一般有三种，分别为 1:5、1:5.647 058（1:5.647 223）和1:30。外圆为工作面，要求有很高的尺寸精度、形位精度及很低的表面粗糙度。 锥套裂纹是锥套严重的一种失效形式，出现裂纹必须立刻停止使用，做报废处理。若继续使用可造成锥套断裂，轻者出现轧机废钢，严重可造成轧辊损伤甚至报废。

       造成锥套裂纹有以下原因：

       1.锥套生产制造过程中产生裂纹 锥套材质采用50CrMnMoH大型轧辊锻件用钢，这种材质强度高、耐磨性好，但是在锻造和热处理过程中容易出现裂纹。所以在锥套调质热处理后有超声波无损检测，避免在毛坯阶段产生裂纹。 锥套材料属于可焊性差的材料，锥套在加工过程中和使用过程中出现磕碰后进行焊接修复时，若预热温度、焊接温度和保温处理不当，极易出现焊接裂纹。

       2.使用过程中产生裂纹

       （1）轧机偏载造成裂纹 锥套在正常工作过程时，将轧机轧制压力均匀地传递到轧辊锥面上，这时锥套受的是正压力。如轧机轧制生产过程中，压下中心距 偏离轧制中心，造成锥套受力偏移，产生弯矩，这时在锥套内孔限制油槽处产生应力集中，进而造成锥套裂纹，甚至断裂。 在日常轧机轧制生产过程中，应定期对轧机压下中心距进行检测和调整，以免造成轧机事故。

       （2）锥套内孔锥度与轧辊辊颈锥度不匹配造成锥套裂纹 锥套内锥孔与轧辊辊颈外锥面在理论情况下是应该保证完全贴合的，这样锥套可以将轧机轧制压力均匀地传递给轧辊。但是不管锥套还是轧辊，辊颈锥度不可能同时加工到理论尺寸，在设计时一般会有±0.03mm的公差要求。在这个公差范围内，锥套与轧辊可以保证有足够的贴合度。 但是如果锥度超出这个范围，超差较小时，在轧制压力作用下锥套会有较小的变形，来适应轧辊的锥度，在这种变形幅度下，锥套不会快速出现裂纹，但是 锥套随着这种长期的变形—恢复—变形的过程，后期会产生疲劳裂纹，进而造成轴承失效。如锥度加工超差较大时，锥套在轧制力作用下会有大的变形，若超出材料的弹变范围，可能发生塑性变形，甚至断裂。

       （3）锥套装配不到位或使用中锥套脱落造成锥套裂纹 油膜轴承在安装时，是通过锁紧装置将锥套与轧辊装配到位。常见的锁紧装置有机械式锁紧、液压式锁紧和移动液压锁紧，其作用都是通过轴向力将锥套安装到位，并且通过螺纹连接将锥套进行位置锁定。锥套若没有装配到位，锥套内锥面与轧辊辊颈外锥面就会前后错位，如图1所示，在同一剖面下，锥套直径大于轧辊直径。在这种情况下锥套与轧辊处于沿圆锥母线接触状态，母线两侧悬空，在轧制力作用下锥套会沿母线弯曲变形，变形较大则直接断裂，变形较小则在长期变形恢复的过程中产生疲劳裂纹。在油膜轴承使用过程中，因为锁紧螺钉脱落或断裂，或其他原因造成锁紧键脱落，引起锁紧螺母和螺环（或活塞）螺纹松动、回退；或是在异常轴向力作用下，造成锁紧螺母与螺环（或活塞）螺纹断裂等情况，造成锥套装配不到位。

       （4）油膜轴承烧损造成锥套裂纹 油膜轴承发生烧损事故后，锥套温度会急剧升高，有时甚至会达到三四百度以上的温度，并且油膜轴承烧损后可能在短时间内还处在受载状态。此时锥套是极易产生裂纹的，并且这种裂纹一般肉眼不可见，但是通过超声波无损检测或磁粉无损检测可以检查出来。 这种情况常见与锥衬套烧熔在一起（抱死），这种情况在返厂修复时，将锥套与衬套分离后，大部分的锥套在无损检测时都会发现有裂纹产生。 通过多年对油膜轴承使用进行跟踪发现，设置有油膜轴承在线温度监控且正常使用的生产线，很少会出现锥套与衬套烧熔在一起的情况。因为油膜轴承在线温度监控会设置75℃的报警温度和90℃的停机温度，在这种温度情况下，锥套与衬套通常不会烧熔在一起。

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