轧机滚动轴承载荷特性优化及边界元法解析.pdf

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1、·22·重型机械轧机滚动轴承载荷特性优化及边界元法解析李明，吕照宇(1．燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004；2．邯宝钢铁有限公司热轧厂，河北邯郸056015)摘要：宽系列滚动轴承在轧机上广泛使用，频繁出现短寿烧损问题，很难达到设计寿命。采用边界元法对某600四辊轧机滚动轴承三维载荷特性进行解析，分析了在静定性辊系中，轴承座优化设计对延长轴承使用寿命的有利影响，并进行了创新设计，取得的结论对延长轧机轴承寿命研究具有普遍意义。关键词：轧机；滚动轴承；轴承座；边界元法中图分类号：TG333．17文献标识码：A文章编号：1001—196X(2011)06—002

2、2—05OptimizationandBEManalysisofloadingcharacteristicsofrollerbearinginrollingmillLIMing，LUZhao—yu(1．CollegeofMechanicalandEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China；2．HotStripMillPlant，HanbaoSteelCo．，Ltd．，Handan056015，China)Abstract：Thewide—typerollerbearingiswidelyusedinr

3、ollingmill，butitsshoalongevityandburningaeci—dentsappearfrequently．Itisdificultforthebeatingtoreachthedesigntargetduetotheaccidents．Theload—ingcharacteristicsoftherollerbeatingsinModel600four—rollerrollingmillareanalyzedwithBEM．Inthestaticdeterminationrollsystem，thefunctionofbeatingpe

4、destaloptimumdesignonprolongingthelifeoftherollerbearingisdiscussed．Theconclusionsgiveninthispaperarevaluableforstudyonprolongingrollerbear—inglife．Keywords：rollingmill；rollerbearing；bearingpedestal；BEM载能力。一般来说，有外来影响因素，如安装0前言调整、使用保养、维护修理等；也有内在影响轧机宽系列滚动轴承是轧机上的关键部件，因素，包括轴承设计工艺、制造工艺、材料每年

5、在轧机上消耗大量的滚动轴承。当前日本大等。经过多年的研究发展，在优化设计轴承结型轧机设备事故中，轴承的短寿烧损事故率仅次构、改进轴承加工工艺、提升轴承材料质量、于轧辊。大多轧机滚动轴承都没有实现其设先进的润滑管理和维护等方面已有了很多改进计寿命，频繁出现如卡死、断裂等各种事故，导措施。致过早磨损、接触疲劳失效等问题l2J。提高滚轧机轴承具有区别于一般轴承的重载特性，动轴承寿命，一直是行业内的重要研究课题。因此不仅要从轴承自身承载能力找原因，另一方就轴承而言，提高寿命的方法是提高其承面，轴承运行时的承载状态更是影响轴承寿命的直接因素J。关于这方面的研究，目前的主要成

6、果是静定性辊系设计理论。通过优化设计收稿日期：2011—04—25；修订日期：2011一O5—16轴承座提升轴承的使用寿命是近来最新的研究成基金项目：河北省自然科学基金项目(E2010001160)作者简介：李明(1976一)，燕山大学，副教授，博士，研究方果。本文采用边界元法解析轴承三维载荷特性，向为轧机微尺度行为和轴承载荷状态分析。分析了某600四辊轧机轴承座优化设计改善轴承20l1NO．6重型机械·23·承载状态的影响规律，对延长轧机轴承寿命研究具有普遍意义。1轧机轴承三维载荷特性解析的边界元法轧机滚动轴承由内环、滚动体和外环组成，属多物体接触问题，因此直接

7、分析其负荷特性较复杂而困难。目前，已有许多学者采用数值方法求解轧机滚动轴承负荷特性，有蒙特卡洛法]和有限元法_6J。图1滚动轴承接触状态此外，还有其他学者在三维弹性接触边界元1．外环，2．滚子(板单元)，3．内环Fig．1Contactstatusofrollerbearing法一面力子单元法的基础上，采用不同形状板单元描述相应形状滚动体，并置于内环上，从而将对于轧机四列圆柱滚动轴承，岛0=u(1一多物体接触问题简化成两物体接触问题，构建了COSO／)，U为滚动轴承的游隙。专用于轧机轴承解析的三维边界元法计算程当轧机滚动轴承采用板单元描述后，对子单序。该方法具有计

8、算模型直观