摘  要：用在热板材轧机上的带双面密封的双、四列圆锥滚子轴承，采用密封圈及双唇结构，防止氧化铁皮、冷却水等异物进入轴承及润滑油脂中而泄漏，达到提高轴承使用寿命、保护环境、节能降耗的目的。 

关键词：热板材轧机；密封轴承；节能降耗

1 概述

所生产的双、四列圆锥滚子轴承，均使用在各轧钢厂的轧机上，轴承工作在冲击、高温、高速、重载、润滑不良、高压水冲刷等恶劣工况条件下。轴承箱端部设计有密封件，主要是防止外界异物进入轴承中，如杂质、冷却水、氧化铁皮等。当刚使用新密封件时，密封效果良好，但使用一段时间后，密封效果变差，此时，如不及时更换密封件，则密封效果很差，再加上轴承装拆频繁影响密封等原因，在轧制过程中产生的氧化铁皮、冷却水等异物就会进入轴承中，而润滑油脂也会外泄，这样将会引起轴承的非疲劳破坏，降低轴承的使用寿命，也会增加工人经常加油脂的工作量，及油脂的使用量和排放量，造成对环境的污染。基于这些原因，迫切需要开发出一种自带密封的轴承。

2 密封结构及特点

考虑到上述各种原因，设计开发生产了适用于热轧板材轧机的带双面密封的双、四列圆锥滚子轴承，见图1、图2。

从图1、图2中可以看出，该双面密封轴承采用了两边带密封圈、带骨架的接触式唇形密封及内隔圈处带内装压缩弹簧的密封结构。唇形密封为双唇结构，分为主、副唇。主唇（见图中A）带螺旋弹簧，以一定的贴合力作用在内圈外径与唇形密封配合的作用面上，唇口直径与内圈外径配合面直径采用过盈配合。过盈量根据轴承内径d的不同而取不同值，一般取值范围为300mm＜d＜400mm，GYL（过盈量，以下同）=2.4~4.0mm；400mm＜d＜600mm，GYL=2.8~4.4mm；600mm＜d＜800mm，GYL=3.1~4.9mm。与唇口配合的内圈外径应采用切入法磨削，以防止由于采用往复式磨削而留下的微小磨痕损坏密封唇口，影响密封效果。主唇主要是为了防止在轧制过程中产生的氧化铁皮、冷却水、异物等进入轴承内，对轴承造成磨损或使滚子、滚道易产生压痕，造成非正常的疲劳破坏，也即影响轴承的疲劳寿命。副唇（见图中B ）唇口直径与内圈配合面直径采用松动配合，一般也是根据轴承内径d的不同取为0.5一1.0mm左右，副唇主要是为了防止轴承内的润滑油脂泄漏。该唇形密封外径同轴承密封圈内径配合，一般为过渡配合，密封圈采用H8配合。密封圈外径面开一槽，配装O型密封圈，以防止冷却水等从轴承箱孔径与轴承外径间间隙处进入轴承内部。靠轴承箱端盖方向的密封圈端面上，根据轴承内外径的大小，车一宽×深的槽，一般为（1.5~3）mm~（3~5）mm左右，当唇形密封装入密封圈后，在端面槽上凿6~8个点，以压住唇形密封端面，防止由于内压作用而导致的唇形密封脱落密封圈的现象发生。内隔圈处的密封采用内装压缩弹簧，唇口与内圈配合面接触，采用过盈配合，过盈量一般为0.5~1mm。

带双面密封的双、四列圆锥滚子轴承，由于两边采用了密封圈结构，在保证轴承装配高尺寸不变的情况下，整套轴承的有效高度减小，也即在套圈壁厚不变的情况下,滚子的长度有所减短。根据滚动轴承的径向基本额定动载荷C_r公式及基本额定寿命L₁₀公式 ：

式中：

C_r——径向基本额定动载荷（N） 

b_m——当代常用材料和加工质量的额定系数，该值随轴承类型和设计不同而异 ；

f_c——与轴承零件的几何形状、制造精度和材料有关的系数；

i——轴承中滚子列数 ；

L_we——额定载荷计算中用的滚子长度（mm）；   

α——轴承的公称接触角（°）；

Z——每列滚子数相同的多列轴承中每列滚子数；

D_we——额定载荷计算中用的滚子直径（mm）；

L₁₀——基本额定寿命（×10⁶r/min）；  

P_r——径向当量动载荷（N）； 

由公式（1）可以看出，滚子有效长度L_we减短后，在其它参数不变的情况下，C_r值下降，由（2）公式，C_r值减小，对相同的径向当量动载荷，则理论计算的L₁₀也降低。一般带双面密封的四列圆锥滚子轴承比不带密封的四列圆锥滚子轴承的C_r值降低6%~13%；双列圆锥滚子轴承由于只有两列滚子，两边带密封后，反映在滚子上的长度尺寸减小较多，因而C_r值降低幅度较大，一般为15%~30% 。考虑到双列轴承同四列轴承配对使用时，仅受轴向载荷作用，因而在设计带密封的双列轴承时，可以根据轧机的具体使用条件适当将轴承接触角加大，以提高其轴向承载能力。在轴承实际使用过程中，由于轴承采用了双面密封结构，轴承的工作环境大大改善，轧制过程中产生的氧化铁皮、冷却水、杂质等异物不能进人轴承中，而润滑油脂也不泄漏，就使得轴承零件在运转过程中始终处于良好的油膜润滑状态，因而实际使用寿命反而比不密封的双、四列圆锥滚子轴承的使用寿命有所提高。

3 密封轴承的应用

为某钢厂七机架热带钢连轧机工作辊设计开 发的带双面密封双、四列圆锥滚子轴承，型号分别为3806/488.95-2RS（F1~F3机架用），3806/482.6-2RS及止推轴承370686-2RS（F4~F7机架用）。采用双面密封结构后的29套轴承，经过一年多的运行，在尚有89.7%轴承仍在正常使用的情况，平均轧钢量为160.4万吨，超过了日本进口密封轴承平均轧钢量140万吨（见下表），油脂由原来的每班加油逐渐过渡为每1个月、每3个月、每6个月加油，一年中共节约润滑脂106.79吨，且减少了废脂的排放量，环境得以改善，降低了工人的劳动强度，达到了节能降耗的目的。

该三种密封轴承于2002年8月通过了由国家经贸委委托四川省经贸委主持的新产品鉴定。

4 密封件的质量

目前国内生产密封件的大部分厂家，由于材料、工艺、加工设备等原因，生产出的密封件还不能完全满足设计的要求，比如密封件的外形尺寸不稳定，忽大忽小，同一批生产的密封件尺寸相差较大，硬度较硬，使用寿命较短，还不能达到一年以上，有些只能使用一个月等等，这些问题还有待于密封件生产厂家的进一步的提局。

5 结束语

自成功开发了带双面密封双、四列圆锥滚子轴承以后，现已陆续用在其它钢厂的热轧板材轧机上，通过一、二年的运行，均取得了良好的效果，达到了节能降耗的目的。现准备继续在整个冶金行业推广密封轴承的使用，为国家节约大量的人力、财力和物力。

【参考文献 】

[1]王振华 《实用轴承手册》[M].上海科学技术文献出版社,1996.

[2]GB/T 6391-1995,滚动轴承.额定动载荷和额定寿命[S].