冷酸轧机轴承座断裂故障的对策分析.pdf

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机械研究与应用?
冷酸轧机轴承座断裂故障的对策分析
彭明强,胡斌梁
(1.湘潭大学职业技术学院,湖南湘潭411102.湖南科技大学机电工程学院,湖南湘潭411201
摘要:针对转向辊轴承座多次发生断裂情况,分別分析了正常情沉下轴承座受力、应力和突然停杌的意外情况下的
受力与应力。最后提出了解决轴承座断裂的方法与对策。
关健词:冷酸轧机;轴承座;断裂;应力分析;解决对策
中图分类号:TH133.3
文献标识码:A
文章编号:1006-4414(2010)02-0132-02
Crack faults analysis of cold bearingblock in acid mill
Pen Min-qiang, Hu Bin-liang
1. Vocational &technical college, Xiangtan universiy, Xiangtan Hunan 411100, China
2. School of mechanical and electronical enginering, Hunan uniersity of sie ce nd technology, Xiangtan Hunan 411100, Chin
Abstract iming at the crack happened of tuming axis seat many times, the auther analyzes the dif erences of bearing force
and stress of axis seat while being in common situation and stoping operation suddenly. finally the better measures are figured
out for such crack problem
Key words: cold acid mil; bearingblock; crack; stress analysis; corresponding solution
1前言
原料,涟钢冷轧产品年产量157.23万吨,主要用于建
在冷轧板带轧机方面,目前我国拥有40余套冷材和家电用板。
轧板带轧机组,其中不乏具有世界领先水平的生产机
自2005年9月至2006年10月,冷轧厂酸轧机
组。而冷轧生产技术也正向大型化、集成化、高速化组调试及生产以来,2#转向辊、7#转向辊前后共发生
方向发展,并且在进一步提高自动化和连续化水平。5次生产事故,辊子被拉下,轴承座断裂,2号出口活
产量和生产率都有显著的提高,产品质量更趋完美。套小车脱离轨道,传动侧轨道一段被挤断,每次对设
涟源钢铁集团冷轧薄板厂酸洗连轧机组生产线备机架有不同程度的损坏,严重制约了酸轧设备的产
于2005年9月投产,该生产线采用了目前世界上最能发挥,影响生产。
先进的生产技术和装备,全部由计算机采用人机接口
多次事故分析表明,轴承座失效的主要原因有两
实行智能化控制。20年来的国内外生产经验证明,方面:①轴承座超载;②轴承座结枃特别是安装定
这种一体化生产工艺与常规的申列式冷轧机或无头位方式不合理。因此,防止轴承座断裂的研究主要是
轧制相比,具有工序简单、生产周期短、操作人员少、针对这两方面,通过计算寻找最合理的安装定位方式
节约投资、减少占地面积、产品质量好、成材率高等优和结构,提高轴承座的抗拉强度,选用最合适的材料,
点。生产原料主要来自涟钢新建的CSP热轧薄板生使轴承座在不正常停机或发生故障时也不崩断。
产线,生产的冷硬卷作为建筑用镀锌板和冷轧板卷的2计算结果及分析
表1两个轴承座在正常和故障时所受应力和安全系数
状态参数
正常运行
最大张力
轴承座型号载荷(kN)应力r(Nm2)安全系数载荷(kN)应力o(Nmm2)安全系数
7#纠偏辊轴承座
4.13
180.25
3,68×10
2#转向辊轴承座
5.9
76.1
3.68x103
0.0SS
从表1的计算结果可以看出,通过计算7#纠偏单拉伸的极限应力,就会引起断裂破坏。铸铁
辊轴承座在正常运行时所受的拉伸强度,根据第一强拉断时的最大应力即为其强度极限。由此可得:=
度理论,最大拉应力是引起材料断裂破坏的主要因44.IN/mma2≤o≤175N/mm2,所以在正常运转时,7
素。在复杂应力状态下,只要最大拉应力。到达简#纠偏辊轴承座是安全的]。这结论与实际情况相
收稿日期:2010-03-26
作著简介:彭明强(1962-),男,湖南湘潭人,助理实验师,主要从事实验教学工作
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经验变流
机械研究与应用
符。通过计算2#转向辊轴承座在正常运行时所受的的主要原因。若在不改变轴承座的外形尺寸的前提
拉伸强度σ=34.92N/mm2≤on2≤175N/mm2,所以在条件下,将轴承座中空部份变成实心,以増大受力面
正常运转时,2排转向辊轴承座是安全的。与实际情积,同时也减小应力集中,经改造后轴承座的面积:
况相符。无论是2#转向辊轴承座还是7#纠偏辊轴承
A.=230x166=38180mmi
座,在忽然断电或其它意外事件断电情况下所受的最
则轴承座所受的应力减小到
大拉伸强度,O≈の2=3.68×10N/mmn2,远远大于轴
F19.342×10
2=A=
承座的极限强度σ。=175N/mm2,因此轴承座会被拉
s38180=506.6N/mm2
断破坏。
(2)改变轴承座的材料。轴承座通用的材料是
3轴承座结构的优化
HT150,在设计过程中,冷轧酸洗线传递过程中所有
轴承座由底座、轴承盖、密封圈、螺栓等部件组的轴承座都是用灰口铸铁制成,灰口铸铁的价格便
成,轴承底座由灰口铸铁制成。从断裂实际过程宜、易成形、吸振、耐磨、硬度高、脆性大等性能,灰铸
的分析计算得知:在故障发生时,轴承座主要受冲击铁在拉伸时应力即应变关系是一段微會曲线,没有明
载荷的影响,时间t很小,速度变化大,冲击力很大,
显的直线部分。在较小的拉应力下就被拉断,没有屈
服和颈缩现象,拉断前的应力很小,延伸率也很
轴承座所受的拉应力也就越大,式中o2=F/A可知,小?。所以灰口铸铁是典型的脆性材料,不宜作为
要使σ2减小,一方面要增大轴承座的受力面积;另
方面要减小冲击力;同时也可改变轴承座的材料,提抗拉零件的材料。根据
高其极限抗拉强度σ。将从改造轴承座的结构、受
轴承座所受到最大应力
力方向、改変材料和减少应力集中方面入手进行改的大小、材料的性能、及
造的。电气方面也可采取一些过载保护的措施
产品的经济性,选择
般工程用铸钢。如表2
所示,一般机座,变速箱
体等受力不大的都用低
碳钢,从其特点可以看
出,中碳钢比低碳铸钢图27科纠偏辊轴承座改造后
的铸造性好,强度高;中
的安装方向图
图1断裂轴承座实物
碳铸钢比髙碳铸钢的铸
(1)改变轴承座的结构,增大受力面积。轴承座造性好,成本低。该轴承座经结构改造后的应力为
506.6N/mm2,抗拉强度与之比较,最相近的是中碳铸
断裂实物如图1所示。从图轴承座断裂的实物图可
钢ZC270-500,因此选择中碳铸钢ZC270-500。
知,