2400mm大型铝带轧机主减速器入轴轴承配置及应用
发布时间：2016-04-13梁晓燕1 鞠亚坤2 田国林3
（1.北方重工集团有限公司传动设备分公司；2.沈阳机床股份有限公司中捷钻镗床厂；3.北方重工集团有限公司传动设备分公司，沈阳 110027）
摘 要：针对轧机主减速器承受的载荷大、变速、变载、大冲击且连续作业的工作性质，对输入轴的轴承配置进行了重点设计和应用说明，可为后来的设计者提供参考和依据。
关键词：2400mm；主减速器；轴承
1 前言
我公司为山东邹平2400mm大型铝带轧机配套的主驱动减速器，属于低速、重载、硬齿面减速器，由于轧机正反运转，来回轧制铝带，轧机传动系统需要承受的载荷大、而且要在变速、变载、大冲击的工况下连续作业，因而对主减速器内部轴承的工作寿命和可靠性也提出了较高的要求。
2 主要参数
轧制宽度为2400mm的大型铝板轧机生产线配套的主驱动减速器，联结型式为双输入双输出结构，结构外形如图1所示，其主要技术参数如下：
1 前言
我公司为山东邹平2400mm大型铝带轧机配套的主驱动减速器，属于低速、重载、硬齿面减速器，由于轧机正反运转，来回轧制铝带，轧机传动系统需要承受的载荷大、而且要在变速、变载、大冲击的工况下连续作业，因而对主减速器内部轴承的工作寿命和可靠性也提出了较高的要求。
2 主要参数
轧制宽度为2400mm的大型铝板轧机生产线配套的主驱动减速器，联结型式为双输入双输出结构，结构外形如图1所示，其主要技术参数如下：
传递功率：2×2240KW
输入转速：0-373/950r/min
总速比：11.5
总重量：130吨
3 轴承配置
输入轴直径要求φ320，减速器输入轴转速要求0-373/950r/min。在此前提下，受尺寸和转速的影响，可供选择的轴承类型已经很少。球面滚子轴承有较高的承载能力和自动调心性能，但内径大于320的球面滚子轴承的参考转速Z高为750rpm，直径越大，参考转速也越低，无法满足使用要求。两个面对面配置的圆锥滚子轴承能同时承受径向和双向轴向载荷，参考转速亦无法满足使用要求。
为了解决输入轴轴承尺寸大，转速高的要求，我们采取如图2所示的轴承配置方案。输入轴左端浮动，右端固定。浮动端为NU型圆柱滚子轴1，内圈不带挡边，可以在轴向游动，当轴热膨胀时不会出现轴承轴向卡死的危险。固定端为NU型圆柱滚子轴1和两个面对面安装的球面滚子推力轴承3。固定端球面滚子推力轴承具有径向自由度，承受主要的轴向力，径向力则由圆柱滚子轴承1来承受。当轴向载荷方向向右时，轴向力通过轴肩→圆柱滚子轴承1外圈→左轴承套2→球面滚子推力轴承3→右轴承套5→端盖6，传递到箱体上被吸收。当轴向载荷改变方向时，传递原理同上所述进行反向传递。在球面滚子轴承两端的轴承套2内装有弹簧，弹簧确保了向不受轴向载荷的轴承提供使滚子正常转动所需的Z小轴向负荷。
输入转速：0-373/950r/min
总速比：11.5
总重量：130吨
3 轴承配置
输入轴直径要求φ320，减速器输入轴转速要求0-373/950r/min。在此前提下，受尺寸和转速的影响，可供选择的轴承类型已经很少。球面滚子轴承有较高的承载能力和自动调心性能，但内径大于320的球面滚子轴承的参考转速Z高为750rpm，直径越大，参考转速也越低，无法满足使用要求。两个面对面配置的圆锥滚子轴承能同时承受径向和双向轴向载荷，参考转速亦无法满足使用要求。
为了解决输入轴轴承尺寸大，转速高的要求，我们采取如图2所示的轴承配置方案。输入轴左端浮动，右端固定。浮动端为NU型圆柱滚子轴1，内圈不带挡边，可以在轴向游动，当轴热膨胀时不会出现轴承轴向卡死的危险。固定端为NU型圆柱滚子轴1和两个面对面安装的球面滚子推力轴承3。固定端球面滚子推力轴承具有径向自由度，承受主要的轴向力，径向力则由圆柱滚子轴承1来承受。当轴向载荷方向向右时，轴向力通过轴肩→圆柱滚子轴承1外圈→左轴承套2→球面滚子推力轴承3→右轴承套5→端盖6，传递到箱体上被吸收。当轴向载荷改变方向时，传递原理同上所述进行反向传递。在球面滚子轴承两端的轴承套2内装有弹簧，弹簧确保了向不受轴向载荷的轴承提供使滚子正常转动所需的Z小轴向负荷。
球面滚子推力轴承一方面具有自动调心能力，可允许一定的轴挠曲和轴与轴承座之间的对中误差。另一方面还可承受极重的负荷，并允许相对较高的转速。为了使轴承获得良好运行，球面滚子推力轴承必须承受一定的Z小负荷，若轴向负荷未能达到Z小负荷，该球面滚子轴承必须要使用弹簧等方式预紧。
球面滚子推力轴承所需要的Z小轴向负荷可用以下公式估算：
球面滚子推力轴承所需要的Z小轴向负荷可用以下公式估算：
其中FamZ小轴向负荷（KN），Fr联合负荷作用下的径向负荷（KN），C0基本额定静负荷（KN），AZ小负荷系数，n转速。如果1.8Fr<0.0005C0，在以上公式中应使用0.0005C0取代1.8Fr。
4 结论
该主减速器至今已在山东邹平轧铝线上运行五年之久，性能优良，主减速器轴承具备较高的可靠性和较长的工作寿命，用户反馈良好。此轴承配置也可为后来的减速器设计者提供参考和依据。
参考文献：
[1]王玉金，赵韩，罗继伟.高速机床主轴支承系统轴承配置分析[J].制造技术与机床，2003（01）：44-46.
[2]王红梅，刘圣照，徐红芹，刘剑平.角接触轴承的配置方式[J].农机化研究，2005（02）：139-141.
4 结论
该主减速器至今已在山东邹平轧铝线上运行五年之久，性能优良，主减速器轴承具备较高的可靠性和较长的工作寿命，用户反馈良好。此轴承配置也可为后来的减速器设计者提供参考和依据。
参考文献：
[1]王玉金，赵韩，罗继伟.高速机床主轴支承系统轴承配置分析[J].制造技术与机床，2003（01）：44-46.
[2]王红梅，刘圣照，徐红芹，刘剑平.角接触轴承的配置方式[J].农机化研究，2005（02）：139-141.
来源：《山东工业技术》2015年第24期