摘　要：对影响轧机油膜轴承烧瓦的几种因素进行了分析，包括油膜轴承的结构尺寸及材料、相关零件的加工精度及油膜轴承系统的安装精度、润滑油的质量、轧制力的大小等，并提出了一些改进措施。
　　关键词：油膜轴承；烧瓦；轧制力
　　唐山钢铁公司棒线厂棒材轧机是1995年从意大利达涅利公司全套引进的悬臂式棒材轧机，全线采用18架连轧工艺，初轧6架（685轧机4架，510轧机2架），480中轧机6架，365精轧机6架，其中685和510等（架初轧机使用的是油膜轴承。使用原料160mmX160mmX12m方坯，设计年产量60万t，现已达到90万t。引进项目投产后前三年运行正常，三年以后经常发生烧瓦事故，Z严重时，一个月曾发生5次烧瓦事故，严重地影响了生产的正常运行。本文作者对油膜轴承烧瓦的原因进行了初步的分析。
　　1　油膜轴承的工作原理
　　油膜轴承是一种以润滑油作为润滑介质的径向滑动轴承，其工作原理是：在轧制过程中，由于轧制力的作用，迫使辊轴轴颈发生移动，油膜轴承中心与轴颈的中心产生偏心，使油膜轴承与轴颈之间的间隙形成了两个区域，一个叫发散区（沿轴颈旋转方向间隙逐渐变大），另一个叫收敛区（沿轴颈旋转方向逐渐减小）。当旋转的轴颈把有粘度的润滑油从发散区带入收敛区，沿轴颈旋转方向轴承间隙由大变小，形成一种油楔，使润滑油内产生压力。油膜内各点的压力沿轧制方向的合力就是油膜轴承的承载力。当轧制力大于承载力时，轴颈中心与油膜轴承中心之间的偏心距增大，在收敛区内轴承间隙沿轴颈旋转方向变陡，Z小油膜厚度变小，油膜内的压力变大，承载力变大，直至与轧制力达到平衡，轴颈中心不再偏移，油膜轴承与轴颈完全被润滑油隔开，理论上形成了全流体润滑。
　　从油膜轴承的工作原理可知道油膜轴承系统内的一个Z重要的参数就是Z小油膜厚度。如果Z小油膜厚度值太小，而润滑油中的金属杂质颗粒过大，金属颗粒的外形尺寸在数值上大于Z小油膜厚度时，金属颗粒随润滑油通过Z小油膜厚度处时，就像造成金属接触，严重时就会烧瓦。另外如果Z小油膜厚度值太小，当出现堆钢等事故时，很容易造成轴颈和油膜轴承的金属接触而导致烧瓦。Z小油膜厚度值的大小与油膜轴承的结构尺寸及材料、相关零件的加工精度及油膜轴承系统的安装精度、润滑油及轧制力的大小等有关。下面分别对这些影响因素进行分析。
　　2　影响油膜轴承烧瓦的因素分析
　　2.1油膜轴承的结构尺寸和材料
　　2.1.1油膜轴承的轴承间隙
　　油膜轴承的轴承间隙实际上就是油膜轴承与轴颈之间的间隙，油膜轴承结构参数的设计主要是轴承间隙的设计。轴承间隙过大，不容易形成油膜；轴承间隙过小，会导致Z小油膜厚度值小和润滑油温升高。一般情况下对于棒材轧机来说，轴承间隙Z好在轴颈直径的1‰～2‰之间。我厂685和510轧机轴承间隙与轴颈直径的比值为：685轧机，1.023‰～1.256‰，510轧机，1.148‰～1.449‰。
　　可见我厂685轧机和510轧机油膜轴承间隙都在其轴颈直径的1.023‰～1.449‰，且速度越高间隙比越大（510轧机的轧制速度大于685轧机），均在设计要求的范围内。
　　2.1.2油膜轴承的厚度差
　　油膜轴承的厚度差是指油膜轴承任意两点的厚度之差值。我厂使用的油膜轴承都是全圆薄壁油膜轴承，在自然状态下，允许有一定的椭圆。使用时，将油膜轴承压入偏心套内，油膜轴承的外圆跟偏心套的内圆完全贴合，油膜轴承又恢复成一个圆柱形。油膜轴承厚度差的大小直接反映了内外圆柱形的同心度的大小。如果厚度差大，会使油膜轴承内外圆柱面同心度和同轴度受到影响，轴承间隙受到破坏，使局部Z小油膜厚度变小，而导致油膜轴承烧瓦。我厂685和510轧机油膜轴承的厚度差都要求控制在0.02mm的范围内。
　　2.1.3油膜轴承的材料
　　油膜轴承的烧瓦还与油膜轴承的材料有关。尽管油膜轴承的结构尺寸设计和厚度差的精度都满足要求，但实际上油膜轴承不可能保证时刻处在全流体润滑状态。在正常的生产过程中，机械零件肯定会有磨损，虽然有过滤器过滤，但润滑油中仍不可避免地存在有金属颗粒，当这些金属颗粒随润滑油通过Z小油膜厚度处时，会造成油膜轴承内表面的磨损。通过对油膜轴承材料的选择，可以减轻这种磨损，从而延长油膜轴承的使用寿命。我厂685和510轧机油膜轴承材料选用的是一种复合材料，外圆钢背为20^#优质碳素钢，内表面离心浇铸上一层铜铅合金，牌号为ZQCuPb10Sn10。铜铅合金层摩擦因数低，具有很好的耐磨性，散热性能和承载性能都优于巴氏合金，且具有一定的镶嵌性和顺应性，完全可以满足初轧机的使用工况。
　　2.2相关零件的加工精度和安装精度
　　与油膜轴承系统相关的零件包括油膜轴承、偏心套组件和轧辊轴。油膜轴承系统Z理想的工作状态是油膜轴承内表面与偏心轴承座内表面同心，前后两油膜轴承的中心连线与轧辊轴的中心线同心。偏心套组件是由加工好的两个偏心轴承座和一个连接件组合而成。因而前后两个偏心轴承座上的内孔和定位销孔，以及连接件上前后两个定位销孔的位置精度要求非常高，使得两个偏心轴承座通过定位销孔与连接件安装好后，前后两个偏心轴承座内孔的中心线能保证同心。另外轧辊轴上前后两个油膜轴承对应的轴颈也必须保证同心，否则沿轴颈旋转方向上的油楔难以形成，或者使油楔的剃度趋于平缓，Z终导致Z小油膜厚度值变小，严重时会导致轴颈和油膜轴承的局部接触，造成油膜轴承烧瓦。
　　另外，新的轧辊轴和修理后的轧辊轴必须要进行动平衡试验，且进行配重，以达到规定的精度等级，否则轧辊轴的不平衡量将导致离心力，高速旋转的轧辊轴在离心力的作用下，会增大烧瓦的危险。
　　此外，油膜轴承、偏心套组件和轧辊轴安装时要达到一定的精度，否则也会造成油膜轴承的烧瓦。例如装油膜轴承时，油膜轴承外表面没有清洗干净，会造成油膜轴承内表面局部点凸起，导致金属接触；野蛮装配油膜轴承，用大铁锤将油膜轴承敲打进偏心轴承座，经常会造成油膜轴承的局部变形，从而引起烧瓦；装油膜轴承时，沿周向的位置不对，致使进油孔没对上，因缺油而烧瓦。
　　2.3润滑油
　　在轧制生产过程中润滑油也会导致油膜轴承的烧瓦事故。其中主要的影响因素有3个，即润滑油中的杂质、润滑油的供油和润滑油的温度。
　　2.3.1润滑油中的杂质
　　润滑油中主要有两种杂质，一种是金属颗粒，一种是水。由于轧机连续工作，机件不可避免地产生磨损。虽然过滤器可以过滤出大量的金属颗粒，但由于滤芯没有及时更换，或被击穿，都会造成润滑油中大于Z小油膜厚度的金属颗粒的含量超标，从而造成油膜轴承内表面Z小油膜厚度处的铜铅合金的急剧磨损，轴承间隙发生改变。当轴承间隙与轴颈直径的比值大于2‰时，就应及时更换，否则很容易引起烧瓦。由于辊箱端面的密封圈失效或没有及时更换，会导致辊箱进水。水进入到润滑油中后，会影响润滑油的理化性能和承载性能，Z终导致烧瓦。
　　2.3.2润滑油的供油
　　润滑油的供油系统将38～42℃且且没有杂质的润滑油，以一定的压力供应到辊箱内，以保证设备的有效润滑。但是如果出现下列故障时，就会引起烧瓦事故的发生：密封失效而漏水，润滑油被乳化；过滤器失效，金属颗粒超标；管路内污垢太多或管路改动，弯管处太多，压力损失大，致使进入辊箱内的润滑油的流量太小，在油膜轴承内无法形成油膜。
　　2.3.3润滑油的温度
　　润滑油的温度直接影响着润滑油的粘度，而润滑油的粘度又影响着承载力的大小。润滑油的温度随轴承的转速的升高而升高，随轴承间隙的减小而升高。润滑油的温度高时，其粘度下降，承载力降低，从而引起烧瓦。
　　2.3.4过负荷
　　油膜轴承的烧瓦与负荷有关。负荷增大，Z小油膜厚度变小，将增大油膜轴承的磨损，导致烧瓦。
　　3　采取的措施
　　3.1保证备件的加工质量
　　油膜轴承、偏心套组件和轧辊轴是备件质量管理的重点，对偏心套组件的内孔尺寸、油膜轴承的厚度差、轧辊轴轴颈的外径以及3种备件的同心度一定要仔细测量。
　　3.2制定合理的备件更换周期
　　对油膜轴承、辊箱水封油封、滤芯等备件要制定出合理的更换周期，油膜轴承每3个月要检查一次，测量轴承间隙，如不超过轴颈直径的2‰，则继续使用。另外，不管间隙是否符合标准，油膜轴承使用一年后必须更换。油封水封和过滤器滤芯要定期更换，以确保润滑油中金属颗粒和水的含量在允许的范围内。
　　3.3保证供油系统工作
　　为了保证供油系统的正常工作，要做到定时放水，定时检查油温和供油压力。
　　3.4精心装配
　　油膜轴承安装时，可采取冷冻措施，即装配前先将油膜轴承放到-80℃的冰箱中冷冻，2h后安装油膜轴承，油膜轴承就很易被压入偏心轴承座内。另外装配前要对油膜轴承、偏心套组件和轧辊轴有关尺寸进行检测。装配完成后，再通过检测有关点的间隙来确定轧辊轴是否与偏心套组件同心。
　　3.5强化管理解决过负荷问题
　　首先是强调在生产中坚决杜绝轧“低温钢”现象。必须严格按照规程加热钢坯，保证钢坯在炉中的加热时间和各段加热温度，避免出炉钢坯“外熟里生”烧不透的现象。第二就是强调均衡生产，严格按计划组织生产，避免出现月初松，月末紧，突击抢任务的现象。另外是加强对经常发生烧瓦事故辊箱的过负荷监控，及时掌握这些辊箱的生产运行中的负荷情况，及时采取措施，避免轧机过负荷现象的发生。