热锯机主轴轴承方式改进
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摘 要：分析了热锯机主轴轴承故障率较高的原因，根据使用要求及使用环境重新选择了剂，并对轴承座及主轴箱结构简化改进，根治了热锯机主轴轴承损坏频繁的顽症。
1.问题的提出：
中轧车间是特钢厂主要生产棒材生产车间，热锯机为热锯圆钢生产中的关键设备，由于热锯机故障率高，成为制约轧钢生产的瓶颈。
中轧车间热锯机主轴轴承方式采用L-AN46全损耗系统用油（原50#机械油）油池油浴，机械油对轴承效果良好，但是油泄漏严重，每个生产班次需要向主轴箱内加入一桶（12kg）油，年耗达12.96t。由于油泄漏较快，轴承得不到充分，容易损坏，还时常把主轴箱内的油引燃，导致故障停机达一个多小时。维修人员曾加强轴头密封，对主轴箱体铸造缺陷（裂纹、气孔、沙眼等）多处焊补，但收效甚微。数年来热锯机主轴油高消耗及轴承损坏频繁，一直成为制约生产的顽症。
2.技术研究及措施：
2.1.油泄漏原因
热锯机加油稳定数小时后测得油位深度240mm。运行一个生产班次后油位深度为195 mm，轴承已严重缺油，且异常噪音很大，油位下降45 mm，轴承温度达90℃，等值班人员加入一桶油后，轴承噪声随之消失。同样方法观测三次，结果基本相同。另外在一次停车检修中，经过8h观测，油位下降25 mm。主轴箱结构示意见图1。
对以上观测结果进行分析，发现油泄漏有两种主要途径：
2.1.1.一部分油沿轴封处泄漏。热锯锯钢工作过程为周期性往复急回运动，使得主轴箱内油油位波浪运动，而且波幅较大，导致油沿轴封缝隙泄漏。
2.1.2.另一部分油从主轴箱体砂眼、气孔、裂纹等处渗漏。主轴箱为铸钢件，由于铸造质量低劣，缺陷较多，为机油渗油提供了通道。按常规办法加强轴头密封及对箱体缺陷处多处焊补，均无明显效果。
热锯往复急回工作方式及自身铸造缺陷，使得主轴轴承方式及轴承座体结构均不能与之适应。所以才考虑到提高剂的粘稠度，同时改变轴承座体结构来解决机油泄漏问题。
2.2.技术分析
先做理论数据分析，找出理论依据，选择合适替代剂。
主轴额定空载转速 n=1480 r/min。
主轴装配三套单列向心球轴承，型号324。
轴承内径d=24×5mm=120mm
则轴承dn值=1480×120=177600
脂的许用DN值：[dn]=160000
轴承受锯切冲击负荷时，取dn值系数=0.85
因主轴轴承在工作中所收负荷为周期性多变的冲击负荷，
所以轴承工作实际dn值=177600×0.85=150960
根据以上理论分析计算，确定主轴轴承可采用干油。同时可简化轴承装置和密封装置结构。
热锯锯钢时，轴承副承受巨大的瞬时冲击负荷，冲击负荷能形成瞬时极大的压强，且往复与间歇运动对油膜形成不利。如果剂粘度较小，则不易形成油膜，主轴箱在热钢持续烘烤下成为高温区，使得油温度升高而导致粘度变低，在一定程度上影响轴承使用寿命。干油可用在高压、较高温度下工作的摩擦表面，可以具有变动负荷、振动和冲击的机械摩擦副。MoS2锂基脂特性为：耐水，耐寒，耐高温，化学安定性好，滴点170℃，针入度375（1/10）mm。
同时MoS2锂基脂较低的摩擦因数，很好的吸附与楔入能力，粘度大且又很软，在轴承受冲击负荷时较机油容易形成油膜。经研究选用燕化集团天津油脂有限公司生产的“津脂”牌MoS2极压锂基脂。
2.3.技术措施
在分析之后，对轴承结构做了如下改动，见图2所示。
2.3.1.在用两轴承座没有透盖一侧加工环形槽，便于和轴承透盖配合安装定位。
2.3.2.把加工好的两轴承座一侧透盖在主轴装配时装到轴上。
2.3.3. 把装配完好的热锯主轴吊装到位，使对应轴承卡入相应两轴承座内，把两轴承透盖卡入座内环形槽中。
2.3.4. 轴承座内加入适量MoS2极压锂基脂，使轴承滚动体及保持架充满，然后盖好轴承座上盖，把螺栓紧固。
2.3.5.把原有主轴箱大盖去掉，便于观察点检及紧固螺栓等。
初步计算脂更换时间
t=（105×106/kn×d0.5）-6d=5760
式中 t―脂的平均使用时间，单位为h；
n―转速，1480r/min；
d―轴承内径，120mm；
k―轴承直径系列常数中系列，为1。
2.4.使用效果
主轴轴承改用MoS2极压锂基脂后，座体上盖温度（夏天）最高达到80℃，运行一段时间后稳定在50℃。主轴运行非常平稳。使用到8个月仍未损坏，为了不造成故障停机，暂定为8个月更换新轴承及脂。同时简化了轴承密封结构，便于检查维护。
3.结论
经过该项革新可证明，在轴回转精度要求不是很高的场合，“津脂”牌MoS2极压锂基脂完全可以替代普通油，在使用环境较为恶劣，间歇性强冲击变动负荷的场合，MoS2极压锂基脂使用效果超过普通油，同时轴承密封结构可大大简化。使用与热锯机相同或相似设备的读者可借鉴参考。
参考文献：
[1]机械工程手册电机工程手册编辑委员会编。机械工程手册，第6卷、第12卷。北京：机械工业出版社，1982
[2]机械设计手册中册。机械传动。化学工业出版社，1970
作者简介：
刘昌魁， 男， （1987.6.13-） 职务：助理工程师.
崔瑞辉 （1986.9-） 职务：技师.
李勇 （1973.2-）职务：助理技师.