李进辉
（太原重工油膜轴承分公司，太原 030024）
轧辊油膜轴承主要由径向承载件、轴向承载件、锁紧装置、密封装置等部分组成。其中，锁紧装置在整套油膜轴承中起着重要的作用。它用来将径向承载件等紧固在轧辊上，使轴承正常工作。锁紧装置的快速装卸功能及锁紧的可靠性是影响现场装配效率及轴承可靠性的关键因素之一。如果锁紧装置锁紧可靠性差，用于固定锁紧板与锁紧螺母的螺栓松动，将会导致锁紧板、卡环脱落，迫使轧机停产，给钢厂造成巨大的经济损失。
1 原锁紧装置结构原理及缺点
锁紧装置主要由锁紧螺母、螺环、卡环、锁紧板、方键等几部分组成。如图1、图2所示：
工作原理：锁紧装置在安装时，首先将锁紧螺母与螺环进行组装，为了确保轴承组件在支承辊上的顺利套装，如图1所示，螺环、螺母组装后的右端部基本平齐，之后与油膜轴承的其他零件往轧辊套装，将方键插入螺环与轧辊辊颈的键槽中，当轧辊转动时，方键使螺环与轧辊一起转动。将卡环开口向上装入轧辊的环形槽中，如图2所示，卡环为非封闭形半环，安装时必须用锁紧工具将其锁住，以防从轧辊上脱落。然后旋紧锁紧螺母，锁紧螺母旋紧过程中，首先使螺环往后移动，将螺环的左端紧紧压住卡环直到与轧辊贴紧，卡环上有止口，止口卡在螺环内，继续旋紧锁紧螺母，使它往前移动，慢慢压紧滚动轴承、锥套环和锥套，使轧辊锥面和锥套锥面贴紧，锁紧程度可以视螺母与螺环尾部之间距离或安装工的经验确定。取下卡环上的专用锁紧工具，装上锁紧板拧紧锁紧板上的螺栓，将锁紧螺母与螺环完全锁紧，使整套油膜轴承锁紧在轧辊辊颈上。如图3所示：锁紧板为一扇形板，装锁紧板时，必须使锁紧螺母上的螺纹孔与锁紧板上的其中两个孔相配，锁紧板的一端有一方槽，固定在方键上，因此锁紧板在轧辊辊颈上的位置是一定的，另一端通过两螺栓（图2中6）固定在锁紧螺母上，防止锁紧螺母松动。如果锁紧时，锁紧螺母端面上正好有二孔与锁紧板相配，锁紧螺母就不需转动调整位置。否则，需转动锁紧螺母直到与锁紧螺孔相配。锁紧螺母端面有12个均匀分布的螺纹孔，螺纹孔之间的中心线夹角为30b，锁紧板端面有4个孔，如图3所示，因此锁紧螺母Z大需转动7.5b能与锁紧板相配。拆卸时，松开锁紧板的固定螺栓，取下锁紧板，用锁紧工具将卡环锁住，旋松锁紧螺母，使它往后移动，相对的螺环往前移动，旋松到一定程度，螺环的右端顶住轧辊台肩端面，螺环固定不动，它的左端与卡环脱开，松开卡环上的锁紧工具，取下卡环，继续旋松锁紧螺母，如图1所示，锁紧螺母的凸缘与端盖接触，接着锁紧螺母带动端盖沿轴线外移，因端盖与轴承座、衬套相连，衬套通过法兰与锥套相连，因此，整套油膜轴承随锁紧螺母一起外移，直到从轧辊脱落，完成了油膜轴承的拆卸工作。
此种锁紧装置虽然达到了快速装拆，但在现场实际使用过程中出现一些问题：（1）轧机工作时，产生震动，锁紧板上的螺栓易产生松动，严重时使锁紧板脱离锁紧螺母被摔出，造成锁紧螺母与螺环松动。而卡环完全靠螺环压紧，且为半环，卡环从轧辊辊颈上脱落后，锁紧螺母失去锁紧作用，使整套油膜轴承沿轧辊轴线松脱，严重时，卡环、锁紧板还将损坏端罩等轴承零件，势必造成停机事故。（2）锁紧板结构不合理，它的作用是锁紧螺环与锁紧螺母，从图2中可看出，它显得较笨重，结构较复杂，重量也较大，在装拆时，人工操作不太方便。（3）在锁紧装置中，锁紧螺母是通过直径很小的两螺栓与锁紧板固定，螺栓将受一定的剪切力，与其他零件相比，此处强度显得较薄弱。（4）卡环结构不太合理，在安装及拆卸时，为防止脱落，必须用专用工具将其锁住，工作比较繁复，同时在轴承工作时，特殊情况下还会从轧辊辊颈上脱落。针对这些问题，我们对锁紧装置的结构进行了一系列设计改进。
2 改进后锁紧装置的结构原理及优点
如图4、图5所示：
下面分别叙述改进后具体结构，图4中：
1）锁紧螺母：在原锁紧螺母端面上加工4个一定深度的槽，均匀分布在端面上，槽中心线之间的夹角为90b，槽内加工2个螺纹孔，用于固定锁紧板。
2）锁紧板：锁紧板由原来较复杂的扇形板结构改为简单的长方形板，如图6所示。
3）螺环：在原螺环的外圆端面加工9个平槽，均匀分布，槽中心线之间的夹角为40b。
4）方键：方键也由原复杂结构改为较简单结构，如图4中所示。
5）卡环：设计成整体结构，如图5所示，由两个半环组成，一端用2个销轴、连接板Ⅰ、销固定，半环在连接板Ⅰ内能自由转动；另一端由连接板Ⅱ、2个螺钉固定不能转动，安装、拆卸时只要拧紧或松开连接板Ⅱ上的一个螺钉即可。
工作原理：锁紧装置在安装时，同原结构相同，锁紧螺母与螺环先进行组装，然后同轴承的其他组件一起套装入轧辊辊颈中，卡环开口向下装入轧辊环形槽中，如图五所示，拧紧卡环下部的螺钉，将卡环固定在轧辊辊颈的环形槽中，旋紧锁紧螺母，使它压紧锥套，螺环压紧卡环，装入锁紧板，用两螺栓固定，螺栓上有孔，用铁丝将其固定在一起，使整套油膜轴承锁紧在轧辊辊颈上。拆卸时，松开锁紧板上的螺栓，取下锁紧板，旋松锁紧螺母，松开卡环上的一个螺钉，取下卡环，继续旋松锁紧螺母，直至整套轴承从轧辊上脱落。改进后锁紧装置的优点如下：
（1）图7为锁紧螺母与螺环装配示意图，锁紧螺母端面的4个槽中心线之间的夹角为90b，螺环端面的9个平槽中心线之间的夹角为40b，从图中可明确计算出，锁紧螺母Z大转动5b，它端面上的其中一个槽就将与螺环端面的其中一个平槽相配，因此，当锁紧螺母锁紧轴承时，锁紧螺母不转动或Z多转动5b，就能与螺环相配，而原结构锁紧装置中，锁紧螺母Z大要转动7.5b，才能与锁紧板相配，因此，改进后的结构减少了旋转角度，装配更为方便。
（2）锁紧板上的两螺栓固定在一起，避免了因震动而产生松动的现象，增强了结构的可靠性;由于锁紧板上的两螺栓不受力，只起固定作用，在可逆轧机或轧机启动、停车时，受力体为锁紧板，是通过螺环上的平槽平面传力给锁紧板上的平面，再由锁紧板上的平面传力给锁紧螺母，受力面加大，从而使锁紧装置结构的整体强度显著提高。
（3）锁紧板改进后，结构简单、重量轻，安装、拆卸操作方便，加工也简单。
（4）卡环装拆时，不需要专用锁紧工具一直锁住卡环，结构合理，安装、拆卸方便快捷，同时，在轧机运转过程中，只要不打开卡环上的螺栓，无论出现什么情况，卡环都不会脱落，它不单单靠螺环压紧，卡环也起到自身固定的作用。改进后卡环实际使用效果比原结构好。
综上所述，改进后的锁紧装置结构合理、安装拆卸方便快捷，减少了劳动强度，提高了结构的强度及稳定性，延长了使用寿命，经现场使用情况良好。
3 改进后锁紧装置的实际使用情况
1998年我们为武钢2800mm四辊可逆轧机支承辊上的油膜轴承进行了设计改造，其中锁紧装置也进行了改进，采用了新设计的锁紧结构，油膜轴承使用至今，运行情况良好，轴承没出现过螺栓松动、卡环脱落等问题，现场工人一致反映此种锁紧装置简单方便，易于操作，运行状况好，改善了轴承运行状况。1998年11月，我们又为鞍山钢铁集团公司热轧带钢厂1700mm热连轧机精轧机支承辊的油膜轴承设计了此种锁紧装置，使用情况良好。此种锁紧装置在今后的油膜轴承设计中，被广泛推广应用。
来源：《太原重型机械学院学报》2002年S1期
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