一种板带材轧机油膜轴承衬套

摘要

一种板带材轧机油膜轴承衬套，涉及轧机支承辊的油膜轴承。本发明解决如何提高现有板带材轧机油膜轴承使用寿命的问题。本发明包括：沿衬套轴向设置的静压润滑油进油通道，与所述进油通道连通的静压润滑油进油孔，与进油孔连通、在衬套内表面加工出的静压油腔；在衬套内表面沿轴向加工出的动压油腔，与动压油腔连通的动压润滑油进油孔，以及被动压油腔分割开的是工作面，所述动压油腔为周向窄油腔，其张角α≤10°，所述静压油腔为一对轴向对称、周向均布的三排窄油腔，所述工作面为三个，工作区域包角为110°。本发明适用于中板、厚板、特厚板、宽厚板及热连轧、冷连轧等各类现代大型轧机。

说明书

技术领域

本发明涉及大型轧机的基础部件，特别涉及一种板带材轧机支承辊的油膜 轴承。

背景技术

油膜轴承，是滑动轴承的一种，但工作时，能在轴与轴承之间形成一个完 整的承载油膜，将轴与轴承表面完全分开，造成纯液体摩擦。

上个世纪三十年代初，动压油膜轴承用在轧机上，收到了很好的效果；五 十年代，又增加了静压，更是如虎添翼：提高了承载能力、提高了轧制精度、 改善了低速下的操作性能等；再加上，经历了多次的结构完善…到了七十年代， 轧机是否装备油膜轴承成了装机水平的标志。

尽管，轧机油膜轴承已经历了半个多世纪的完善，完全满足了轧制工业的 需求；但是，一个关键的零件却几十年未曾触及：那就是轧机油膜轴承的衬套。

衬套，是轧机油膜轴承的直接受力件；同时，又是滑动副中的减磨耦合面 ——易损件；它直接关系到轧机油膜轴承工作的使用寿命、运行可靠性和运行 成本。

理论分析与数值计算表明：按现有的结构形式(如图1所示)，在偏心率 ε＝0.85-0.99时，其轴承工作时的包角(实际承载区域的张角)：α＝90.3°(半 索莫菲尔德边界条件)或99.796°(雷诺边界条件)～α＝70.45°或72.077°，即理 论包角α≤100°。

如图1、2所示，当前，大型板带材轧机油膜轴承衬套采用两个工作面， 对称布置，被两个动压油腔5分开，每个动压油腔5的张角均为60°，轴承工 作面6的包角(图2中的A、B弧长)α＝(360°-2*60°)/2＝120°。

图1、2中两侧的动压油腔5是沿轴向在衬套的内表面上挖(加工)出长 方形的油槽，将由各润滑油进油孔4来的动压润滑油汇集起来，并沿轴向均匀 地向轴承供给动压润滑油。可以看到，这两个动压油腔5张角之和，已经占到 了衬套整个内表面积的1/3。被这两个动压油腔分割开的是衬套的两个工作面 6，工作面的中央是两个轴向对称设置的静压油腔3，静压润滑油通过静压润 滑油进油通道1和进油孔2输入静压油腔3，将轴7顶起，这就是静-动压油 膜轴承。可见：现有技术的大型板带材轧机油膜轴承衬套的实际工作面为120°， 也只占衬套内表面的1/3。显然，当前衬套设计中存在的问题是主、辅功能的 地位倒置：其一是：板带材轧机油膜轴承衬套工作时的实际工作区域是主要功 能，它的包角为120°，而动压润滑油腔只是向轴承供给动压润滑油是辅助功能， 它们的包角总和竟为120°；其二是：板带材轧机油膜轴承衬套工作区域支承角 度不过百度(理论包角α≤100°)，但当前的120°应略显富余，而迄今一直把两 个动压润滑油腔的包角制造成120°，则实属过于铺张。

发明内容

本发明是针对现有技术存在的问题，提供一种板带材轧机油膜轴承衬套， 充分发掘轴承衬套的可用潜力，使衬套的使用寿命提高50％。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种板带材轧机油膜轴承衬套，包括：沿衬套轴向设置的静压润滑油进油 通道，与所述进油通道连通的静压润滑油进油孔，与所述进油孔连通、在衬套 内表面加工出的静压油腔；在衬套内表面沿轴向加工出的长方形动压油腔，与 所述动压油腔连通的动压润滑油进油孔，以及被所述动压油腔分割开的工作 面，所述静压油腔处于工作面的中央；其特征在于：所述动压油腔为窄油腔， 其周向张角α≤10°，而轴向长度不变；所述静压油腔为一对轴向对称、周向均 布的三排窄油腔；所述工作面为三个，每个工作区域包角均为110°。

本发明的优点和有益效果：

本发明用于板带材轧机油膜轴承，包含动压油膜轴承和静-动压油膜轴承 两部分：

1.动压油膜轴承，保持与现有的动压承载面积基本相同的、足够的动压承 载面积和动压润滑功能：进油孔不变、动压油腔变窄，但润滑功能不变；实现 了具有与当前轴承同等承载能力的三个工作面。

2.静-动压油膜轴承，在衬套内开设同样的静压油腔，并以静压油腔为中 心，制造出(形成)三个具有相同承载能力的工作面，工作表面完整、连续， 其轴承工作区域包角保持在110°；为了充分利用轴承的动压承载能力，在衬套 内制造出的静压油腔为一对轴向对称的周向窄油腔，并避开流体最大动压力 (分布)区；保留大片的动压承载面积。

本发明，在保证原有动压、静压承载能力的前提下，使轴承的使用寿命提 高了50％。本发明适用于中板、厚板、特厚板、宽厚板及热连轧、冷连轧等各 类现代大型轧机。也适用于类似要求的其他设备。

附图说明

图1是现有板带材轧机油膜轴承衬套的结构示意图(图2的B-B剖面图)；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是本发明的结构示意图(图4的B-B剖面图)；

图4是图3的A-A剖面图(单机架可逆轧机油膜轴承衬套)；

图5是图3的另一种A-A剖面图(多机架连续轧机油膜轴承衬套)。

下面结合附图通过较佳实施例对本发明作详细说明。

具体实施方式

如图3、4、5所示，一种大型板带材轧机油膜轴承衬套，包括：沿衬套轴 向设置的静压润滑油进油通道1，与所述进油通道1连通的静压润滑油进油孔 2，与所述进油孔2连通、在衬套内表面加工出的静压油腔3；在衬套内表面 沿轴向加工出的长方形动压油腔5，与所述动压油腔5连通的动压润滑油进油 孔4，以及被所述动压油腔5分割开的是工作面6。所述动压油腔5为轴向长 方形的窄油腔，其张角α≤10°，所述静压油腔3为一对轴向对称、周向均布的 三排窄油腔，居于工作面6的中央；所述工作面6为三个，工作区域包角均为 110°。

本发明的实施措施：

1.减小动压油腔的宽度，动压供油能力不变：

如图1所示，现有板带材轧机油膜轴承衬套动压油腔5的宽度，即张角 α＝60°，作用仅仅是聚拢并向轴承内布施润滑油；如图3、4、5所示，本发明 减小动压油腔的宽度，使张角α≤10°，保证供油的原功能不减。

2.动压承载能力保持不变：

如图3、4、5所示，本发明把每个动压油腔的张角控制在α≤10°，则每个 工作区域的实际宽度，即张角α＝(360°-30°)/3＝110°，按上述的数值计算结果， 轴承工作时的理论包角α≤100°，故动压承载能力仍然保持不变。

3.静压承载能力保持不变：

如图3、4、5所示，静压油腔3的结构及分布，包括尺寸、数量、位置以 及静压润滑油进油通道2、静压进油孔1与现有技术的结构保持不变。本发明 在衬套的内表面挖出三排油腔，每排两个(轴向对称、周向均布)；工作时， 向主油腔输入由计算确定的压力和流量的静压润滑油，使其完全可以凭借静压 效应单独承担外载。静压油腔3、静压润滑油通道1及进油孔2与现有技术的 保持不变，即静压承载能力不减。

4.针对不同类型轧机的不同工况，工作区域的布置也相应变化：

4.1单机架可逆轧机油膜轴承衬套工作表面的布置如图4所示，三个工作 面6是完全相同，且每个都是关于静压油腔周向对称的；

4.2多机架连轧机油膜轴承衬套工作表面的布置如图5所示，三个工作面 6也是完全相同的，但每个工作区域的周向布置是不同的：图5是工作位置图， 衬套侧下方的两个动压油腔之间是工作区域，最下方是静压油腔3；显然，静 压油腔3右侧工作区域的实际宽度(在去掉动压油腔的一半宽度后)大些，其 张角而左侧的张角小些，其张角这是由于最 小油膜厚度之后的物理边界(油膜破裂)比几何边界来得早。图5所示的衬套 工作表面构造，适用于轴顺时针旋转。

5.本发明具有三个与现有轴承同等工作能力的工作面，且可以调换使用， 因此，使用寿命是现有技术的1.5倍。

6.本发明，轴承衬套的滑动面，采用多层金属集优式结构，能更好地适应 现代轧机不断强化的轧制工艺和各种新环境的要求。

采取如上措施，可实现板带材轧机支承辊油膜轴承在承载能力不变的情况 下，使用寿命提高50％。