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中國軋機(jī)油膜軸承技術(shù)，是在“獨立自主，自力更生”方針指導(dǎo)下發(fā)展起來的?；仡櫩偨Y(jié)、研究中國軋機(jī)油膜軸承技術(shù)，對于認(rèn)識、促進(jìn)、發(fā)展中國軋機(jī)油膜軸承技術(shù)是有益處的。
軋機(jī)油膜軸承技術(shù)，是個系統(tǒng)工程技術(shù)，同時，也是個多學(xué)科領(lǐng)域的綜合性工程技術(shù)，它的發(fā)展速度和所形成的配套能力，從一個側(cè)面反映了中國工業(yè)的發(fā)展速度與所達(dá)到的水平。茲從運行技術(shù)、制造技術(shù)、測試技術(shù)、理論研究、產(chǎn)品開發(fā)、成套能力等幾個主要方面進(jìn)行簡要的論述。
1.運行技術(shù)，包括軋機(jī)油膜軸承零部件的儲放、清洗、安裝、調(diào)試、運轉(zhuǎn)、維修、診斷、管理等一整套知識與技能。運行技術(shù)的正確運用，是軸承安全運行的可靠保證。
50年代初期，我國只有鞍鋼冷軋廠的可逆軋機(jī)裝備了油膜軸承。其運行管理，完全按照蘇聯(lián)的有關(guān)規(guī)程進(jìn)行。傳統(tǒng)工藝，軋制壓力不大，軋速也低，潤滑系統(tǒng)也很簡單，運行技術(shù)水平也相對較低。但在實際運行中，有關(guān)管理、技術(shù)人員和操作工人的工作都十分認(rèn)真，嚴(yán)格按規(guī)程辦，積累了使用、維護(hù)經(jīng)驗。但由于缺乏對軸承工作原理的深入了解，一些不太合理的規(guī)程卻一直沿襲了幾乎兩個年代，比如，軸承部件裝好之后，要做35N／cm2的打壓試驗，如果漏油，即調(diào)緊回轉(zhuǎn)密封，直至不漏為止?？墒牵?jīng)過這樣一個試壓調(diào)整之后，使用起來效果并不好，而且，密封件的壽命也短。這種密封是帶骨架的“J”型密封，是靠唇口密封的，試壓調(diào)緊之后，就不再是唇口密封了，而是一種死死抱住回轉(zhuǎn)表面的帶狀密封。但畢竟瑕不掩瑜，軋機(jī)油膜軸承的成功運行，還是從這里開始的。
60—70年代初，我國自行裝備的軋機(jī)油膜軸承投入運行，以舞陽鋼鐵公司4200mm特厚板軋機(jī)的φ1300mm軋輥油膜軸承、φ300mm機(jī)架輥油膜軸承和本溪鋼鐵公司φ1700mm熱連軋機(jī)支承輥φ1100mm油膜軸承為代表的一批新軸承投入運行，前者是單機(jī)架軋機(jī)，后者是多機(jī)架連軋機(jī)。多家多機(jī)架軋機(jī)油膜軸承的投入運行，使我國軋機(jī)油膜軸承運行技術(shù)得以普及和提高。在管理方面，有了一支專業(yè)化的技術(shù)人員和技術(shù)工人隊伍，有專用的工作場地，油膜軸承工作間實行封閉，油膜軸承維修人員、潤滑人員都有明確的崗位職責(zé)和操作規(guī)程，分工日益精細(xì)，管理更趨科學(xué)、規(guī)范。由于軸承結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和潤滑系統(tǒng)的更新，在軸承安裝調(diào)試和潤滑系統(tǒng)的維護(hù)操作上，都比50年代有了很大的進(jìn)步，加之連軋機(jī)油膜軸承的成功使用，使運行技術(shù)向現(xiàn)代水平又靠近了一步。
70～80年代，在我國相繼成套引進(jìn)武漢鋼鐵公司的1700mm熱、冷板材連軋機(jī)和上海寶山鋼鐵總廠的2050mm及2030mm熱、冷板材連軋機(jī)的同時，也隨之成套引進(jìn)了摩戈伊爾(MORGOIL)軸承和麥斯塔(MESTA)軸承，其主要運行人員，包括技術(shù)人員、技術(shù)工人都進(jìn)行了崗位培訓(xùn)，而在設(shè)備投產(chǎn)之后，又確保了軸承的連續(xù)、安全運行，這就標(biāo)志著我國軋機(jī)油膜軸承運行技術(shù)，已經(jīng)接近當(dāng)時的世界水平。
進(jìn)入90年代以來，又成套地引進(jìn)了軋機(jī)和軋機(jī)油膜軸承——主要是摩戈伊爾軸承，而更多的是在買進(jìn)二手軋鋼設(shè)備時，又帶進(jìn)了油膜軸承，其主要類型也是摩戈伊爾軸承。這樣，在一些主要類型的軋機(jī)上，比如線材軋機(jī)、單機(jī)架可逆軋機(jī)、半連軋機(jī)、連軋機(jī)以及型材軋機(jī)等都裝備了油膜軸承；從軸承種類上說，有蘇聯(lián)型液體摩擦軸承，中國TZ牌油膜軸承，美國麥斯塔油膜軸承和摩戈伊爾(油膜)軸承，可稱得上是當(dāng)今世界擁有軋機(jī)油膜軸承(包括潤滑系統(tǒng))品種最齊全的國家。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國有二十幾家鋼鐵公司(廠)，近200架軋機(jī)裝備了油膜軸承，數(shù)量不能不謂巨大。這種情況，足以說明軋機(jī)油膜軸承運行技術(shù)已經(jīng)在中國得到了廣泛地普及，并且已經(jīng)達(dá)到了當(dāng)今世界的新水平。
2.制造技術(shù)，我國軋機(jī)油膜軸承主要零件的研制，始于50年代后期，是在一無圖樣、二無資料、三無專有設(shè)備的情況下進(jìn)行的。
研制軋機(jī)油膜軸承主要零件，并非易事，從材料選擇、工藝路線、加工方法到專用工裝設(shè)計與制造等有著一整套的工作程序。從材料選擇上，要考慮到錐套與減摩材料的配對，錐套的鍛造工藝性，襯套鋼套與減摩材料的結(jié)合，鋼套的工藝過程；從工藝路線上，要滿足錐、襯套的技術(shù)要求，同時還要利用已有加工設(shè)備，這本身需要理論與實踐的很好結(jié)合，比如，在鋼套的內(nèi)表面如何進(jìn)行物理(包括機(jī)加工)與化學(xué)處理，才能增加結(jié)合力；在加工方法上，我們知道，錐套與襯套是民品中加工精度最高的，錐套表面粗糙度為Ra0.05μm(襯套為Ra0.2μm)，幾何精度高，變形難以控制，表面粗糙度低，必須進(jìn)行超精加工，表面不允許出現(xiàn)多棱柱、螺旋、振紋等；專用工裝的設(shè)計與制造，也是很重要的，是實現(xiàn)加工方法，保證加工精度的關(guān)鍵。
60年代初期，完成了在普通機(jī)床上研制油膜軸承主要零件的制造。
60年代末期，太原重機(jī)廠建成了軋機(jī)油膜軸承專業(yè)化生產(chǎn)車間，開始了我國整套制造軋機(jī)油膜軸承的新時期。
3.測試技術(shù)，包括兩部分：一部分為零件加工的測量技術(shù)，另一部分為試驗研究中的測量技術(shù)。
由于油膜軸承主要零件的加工精度高，要求測量精確、快捷。為了達(dá)到這一要求，首先要有高精度的測量儀器(具)和與之相配套的輔助儀器(具)，同時，對加工中的測量和加工完成后的質(zhì)檢測量，必須執(zhí)行科學(xué)的測量方法和具有嫻熟的技術(shù)。為此，除了購買、定制高精度測量儀器(具)外，還設(shè)計、制造了專用儀器(具)及附具，執(zhí)行一套科學(xué)的測量方法和程序。這就保證了測量重復(fù)性好，精度高。
為深入了解油膜軸承工作時的參數(shù)情況，探討規(guī)律性，太原重機(jī)廠從1972年開始做了大量的試驗室的臺架測量和軸承在實際工作運行中的承載、轉(zhuǎn)動、耗電、供油等外部內(nèi)部參數(shù)的測量工作。測試范圍，包括軸承內(nèi)部工作區(qū)域的油膜壓力場、油膜厚度場和油膜溫度場等，這些場量的測量屬于非常規(guī)性的，從測量傳感器到二次儀表，均無現(xiàn)成的可買，所以，要自行研制。以太原重機(jī)廠強度試驗室為主體，建成一支專業(yè)測試隊伍，與清華大學(xué)等單位聯(lián)合攻關(guān)，進(jìn)行了測試技術(shù)和儀器儀表的研究、研制工作，先后進(jìn)行了電阻式、電感式、電容式和電渦流式測試技術(shù)與一、二次儀器的研究和研制，并成功地獲得了大量數(shù)據(jù)，重復(fù)性好，規(guī)律性強，測量精度高。同時，還對相關(guān)技術(shù)，包括定標(biāo)、抗干擾、回轉(zhuǎn)信號的輸送，以及多種信號的同步測量、記錄、打印等進(jìn)行了研究和應(yīng)用。
4理論研究，在軋機(jī)油膜軸承主要零件研制成功后，原機(jī)械部把產(chǎn)品開發(fā)與理論研究的任務(wù)同時下達(dá)給太原重機(jī)廠，60年代初期的理論研究工作，主要是產(chǎn)品的設(shè)計計算，其基礎(chǔ)是以經(jīng)驗為主。
隨著軋機(jī)裝機(jī)水平的不斷提高，帶動了軋機(jī)油膜軸承的理論研究工作，真正自主開展理論研究工作，始于1974年。
當(dāng)時的主要工作是探討工作機(jī)理，從經(jīng)典潤滑理論建立數(shù)學(xué)模型，數(shù)值計算方法，準(zhǔn)解析方法等，把理論研究又引深一步。鑒于經(jīng)典理論的油膜峰值壓力達(dá)100MPa以上，繼而進(jìn)行了彈流理論的應(yīng)用研究工作，當(dāng)時，研究彈流的一些學(xué)者，只注重了反形接觸的高副彈流的研究，而對滑動軸承，認(rèn)為是非典型彈流問題，甚至有人認(rèn)為重載油膜軸承不屬于彈流范疇。經(jīng)過深入研究后，發(fā)現(xiàn)膜厚的周向分布出現(xiàn)了明顯的“頸縮”這一彈流理論中特有的現(xiàn)象，膜后的軸向分布也異于經(jīng)典理論，油膜壓力峰值位置后移，而且，偏心率可以計算到ε％26gt;1，證實了軋機(jī)油膜軸承潤滑理論屬于彈流問題。隨著現(xiàn)代連軋機(jī)向高速重載方向發(fā)展，繼而又進(jìn)行了熱—彈流理論的研究。同時，也比較深入地進(jìn)行了靜—動壓潤滑理論的研究工作，設(shè)計開發(fā)了我國首套靜--動壓油膜軸承。
5產(chǎn)品開發(fā)，我國設(shè)計開發(fā)軋機(jī)油膜軸承，其基礎(chǔ)是前蘇聯(lián)50年代初期制造的軸承產(chǎn)品和一點工廠資料。當(dāng)時的軋機(jī)油膜軸承，從性能上來說，只適用于低速軋制；從結(jié)構(gòu)上來說，比較陳舊，裝拆、維護(hù)都很不方便。從60年代中期開始，我國自行設(shè)計制造厚板、特厚板軋機(jī)和1700mm熱、冷連軋機(jī)，在當(dāng)時的國際環(huán)境下，軋機(jī)軸承只能自行研制，由于特大型滾動軸承制造困難，就都采用了油膜軸承。
第一代國產(chǎn)軋機(jī)油膜軸承，以4200mm特厚板軋機(jī)的φ1300mm油膜軸承為代表，屬于低速重載，只是在結(jié)構(gòu)上較蘇式油膜軸承有了較大改進(jìn),第二代國產(chǎn)軋機(jī)油膜軸承，以1700mm熱、冷連軋機(jī)的φ1100mm油膜軸承為代表，軋機(jī)速度提高了，結(jié)構(gòu)設(shè)計改進(jìn)了，裝拆的快速性改善了；第三代國產(chǎn)軋機(jī)油膜軸承，以650mm板軋機(jī)的φ500mm靜一動壓油膜軸承為代表，軸承性能顯著改善，承載能力提高了一倍，結(jié)構(gòu)設(shè)計也趨完善，接近摩戈伊爾軸承，是世界上繼美國、前蘇聯(lián)之后第三個獨立設(shè)計制造靜一動壓油膜軸承的國家。我國軋機(jī)油膜軸承的獨立開發(fā)能力，僅次于美國和前蘇聯(lián)，但從靜—動壓油膜軸承的深入研究與形式選擇來說，我們優(yōu)于他們。比如說，關(guān)于油腔的設(shè)計，美國采用中央一個油腔，前蘇聯(lián)采用四個油腔，而我國采用軸向?qū)ΨQ雙油腔式，直到1994年，美國的靜一動壓油膜軸承才由單油腔改進(jìn)為雙油腔式，可見一斑。標(biāo)志軋機(jī)油膜軸承當(dāng)代水平的是90年代初為酒泉鋼鐵公司研制的φ1350mmTZ牌油膜軸承，采用了對稱雙油腔靜--動壓油膜軸承液壓鎖緊、新型回轉(zhuǎn)密封、雙向止推及快速裝拆等先進(jìn)技術(shù)。
6成套能力，中國軋機(jī)油膜軸承，共采用過三種類型：純靜壓、純動壓、靜—動壓。純靜壓油膜軸承未在軋機(jī)行業(yè)得到推廣，純動壓油膜軸承被廣泛地應(yīng)用在各類可逆軋機(jī)及熱連軋機(jī)上，靜—動壓油膜軸承主要用在冷連軋機(jī)上，也采用在強化軋制的可逆軋機(jī)上。評價這三類油膜軸承的成套能力，以靜—動壓油膜軸承為代表：
(1)軸承本體的設(shè)計與制造，在設(shè)計上，油腔形狀、大小、數(shù)量、位置的確定，軸承主要參數(shù)的選擇，靜壓系統(tǒng)壓力、流量、粘度的確定，數(shù)值計算、選優(yōu)，以及在制造上保證高承載能力、高運轉(zhuǎn)精度等，都能自行完成，并為用戶提供AGC系統(tǒng)所需要的油膜厚度變化修正曲線；
(2)超高壓供油系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計上，可以根據(jù)軋機(jī)的不同軋制制度，設(shè)計出適應(yīng)要求、安全可靠的超高壓供油系統(tǒng)，并與軸承設(shè)計一起確定經(jīng)濟(jì)合理的壓力—流量參數(shù)，還在系統(tǒng)中裝備一套保證四個軸承中各油腔壓力均衡的特殊裝置。
在超高壓元器件上，80年代初，我國即已研制成功了工作壓力為100MPa、流量為10L／min的泵、集—分流器、泄荷閥、壓力表、軟管、快速接頭等，實現(xiàn)了國內(nèi)自行成套，并投產(chǎn)使用。
(3)液壓鎖緊與快速裝拆，快速裝拆，在70年代末期即開始用于產(chǎn)品，滿足現(xiàn)代軋機(jī)，特別是連軋機(jī)的使用要求。為更好地控制錐套軸向壓緊力及快捷、安全的裝拆，80年代初，即開始研制液壓鎖緊裝置，現(xiàn)已成功地運用在產(chǎn)品上。
(4)回轉(zhuǎn)密封，現(xiàn)代軋機(jī)，特別是連軋機(jī)，軋制速度不斷提高，對軸承回轉(zhuǎn)密封的要求也越采越嚴(yán)格。在吸納當(dāng)代各種回轉(zhuǎn)密封優(yōu)點的基礎(chǔ)上，逐步改進(jìn)形成了我國的回轉(zhuǎn)密封形式，從模具設(shè)計、膠料配方、硫化工藝、理化檢驗與成品測試等都成熟配套。
從以上所列舉的六個方面，不難看出，我國能成套設(shè)計制造動壓、靜—動壓軋機(jī)油膜軸承及動壓、靜壓供油系統(tǒng)，滿足各類現(xiàn)代軋機(jī)的要求?？梢赃@樣說，中國軋機(jī)油膜軸承技術(shù)，已經(jīng)成為一個完整的系統(tǒng)工程技術(shù)，中國軋機(jī)油膜軸承技術(shù)是獨立發(fā)展起來的，是中國軋機(jī)油膜軸承工作者緊密配合，共同努力的結(jié)果；當(dāng)前，又融進(jìn)了外國的先進(jìn)制造技術(shù)，正在向更高的境界邁進(jìn)。
