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FAG進(jìn)口精密大型冶金軋機(jī)高負(fù)荷容量圓柱滾子軸承結(jié)構(gòu)解析與工程應(yīng)用

時(shí)間：【2025/4/28 10:35:19】

一、 產(chǎn)品定位與行業(yè)需求

FAG品牌（現(xiàn)屬舍弗勒集團(tuán)）為冶金行業(yè)研發(fā)的精密大型圓柱滾子軸承，專為軋機(jī)工作輥/支撐輥系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其額定動(dòng)載荷可達(dá)3000-8000kN，極限轉(zhuǎn)速比普通軸承提高40%，滿足現(xiàn)代軋機(jī)600-1500m/min的軋制速度需求。在熱連軋生產(chǎn)線中，此類軸承需承受2000-5000噸軋制力，同時(shí)適應(yīng)±3mm的軸向竄動(dòng)。

二、 創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

多列優(yōu)化布局

采用雙列/四列圓錐滾子與圓柱滾子組合設(shè)計(jì)（TQOW/TTDO型）

滾子數(shù)量較標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)增加20-30%，接觸角30°-40°優(yōu)化設(shè)計(jì)

特殊保持架結(jié)構(gòu)（銅合金實(shí)體式）可承受15-25g的沖擊加速度

增強(qiáng)型滾道系統(tǒng)：

A[硬化層深度] --> B[5-8mm滲碳層]

C[表面粗糙度] --> D[Ra0.05-0.1μm]

E[輪廓精度] --> F[圓度≤0.005mm]

硬化層深度

5-8mm滲碳層

表面粗糙度

Ra0.05-0.1μm

輪廓精度

圓度≤0.005mm

智能潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)

集成式潤(rùn)滑油道（孔徑Φ6-10mm，流量8-15L/min）

迷宮密封+磁流體密封復(fù)合系統(tǒng)（泄漏率<0.1ml/h）

內(nèi)置溫度傳感器（PT100，測(cè)量范圍0-150℃）

三、 關(guān)鍵性能參數(shù)對(duì)比

參數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)軸承 FAG冶金軸承 提升幅度

額定動(dòng)載荷 2500kN 5800kN 132%

極限轉(zhuǎn)速 800rpm 1200rpm 50%

軸向游隙 0.15mm 0.05mm 66%

壽命系數(shù) 1.0 3.5 250%

四、 材料科技突破

采用100CrMo7-4特種鋼（硬度HRC60-64）

真空脫氣冶煉（氧含量≤8ppm）

離子注入表面處理（TiN涂層厚度2-3μm）

保持架材料：CuZn25Al6（抗拉強(qiáng)度≥800MPa）

五、 典型工況適應(yīng)性

熱軋應(yīng)用

工作溫度120-180℃時(shí)的熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)

特殊熱處理工藝使尺寸穩(wěn)定性ΔD≤0.02%/100℃

抗壓痕能力提升50%（接觸應(yīng)力3000MPa級(jí)）

冷軋應(yīng)用

表面鍍硬鉻處理（厚度15-20μm）

振動(dòng)值控制（速度有效值≤1.2mm/s）

防微動(dòng)磨損設(shè)計(jì)（特殊表面紋理處理）

六、 安裝維護(hù)技術(shù)規(guī)范

液壓安裝法

油壓梯度控制（50-100MPa/min）

過(guò)盈量計(jì)算公式：δ=(0.001-0.0015)×d（d為軸徑）

軸向預(yù)緊力設(shè)定：工作載荷的20-30%

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在線振動(dòng)分析（頻率范圍10-10000Hz）

油液顆粒計(jì)數(shù)（NAS 6級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）

紅外熱成像監(jiān)測(cè)（溫差報(bào)警閾值±5℃）

七、 失效模式與改進(jìn)方案

常見(jiàn)失效類型

邊緣應(yīng)力集中（占故障35%）

潤(rùn)滑失效導(dǎo)致的膠合（占28%）

微動(dòng)腐蝕（占20%）

工程改進(jìn)案例

某2050mm熱連軋機(jī)改造后：

軸承壽命從8個(gè)月延長(zhǎng)至22個(gè)月

換輥周期由2周延長(zhǎng)至6周

噸鋼軸承成本下降42%

八、 選型計(jì)算模型

修正壽命公式：

L10m=a1×aISO×(C/P)^(10/3)

（a1=0.8-1.2，aISO=1.5-2.0）

當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算：

P=Fr+0.9Fa（Fr:徑向力，F(xiàn)a:軸向力）

九、 行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

智能化軸承：

集成MEMS傳感器（測(cè)量精度±0.5%）

無(wú)線傳輸模塊（2.4GHz頻段）

新型材料應(yīng)用：

陶瓷混合軸承（Si3N4滾子）

石墨烯潤(rùn)滑添加劑

結(jié)論：FAG冶金軋機(jī)軸承通過(guò)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使承載能力突破傳統(tǒng)極限，在寶武集團(tuán)某基地的應(yīng)用數(shù)據(jù)顯示，其可使軋機(jī)作業(yè)率提升至92.5%，能耗降低8-12%。建議用戶建立基于大數(shù)據(jù)的壽命預(yù)測(cè)模型（采用Weibull分布分析），配合定期油液檢測(cè)（鐵譜分析+PQ指數(shù)），實(shí)現(xiàn)軸承全生命周期管理。對(duì)于新一代智能化軋機(jī)，推薦選用配備狀態(tài)自診斷系統(tǒng)的SmartCheck軸承版本。