轴承座单元及其应用
阅读说明：本技术 轴承座单元及其应用 (Bearing seat unit and application thereof ) 是由 刘嘉凯 徐小峰 于 2020-04-26 设计创作，主要内容包括：一种用于支撑连铸辊(100)的轴承座单元(30),包含轴承座(20)和设置在轴承座(20)内部的滚动轴承(10)。所述轴承(10)包含内圈滚道、外圈滚道和设置在内、外圈滚道之间的至少一列滚动体(13)。所述内圈滚道由完整连续的独立内圈(11)形成。所述内圈(11)在安装时装配在连铸辊(100)的辊轴(101)上,用于支撑所述的连铸辊(100)。所述外圈滚道至少局部由轴承座(20)内孔的内表面(21、22)加工形成。本发明还涉及采用上述轴承座单元(30)的连铸辊系(1000)和连铸机。(A bearing block unit (30) for supporting a continuous casting roll (100) comprises a bearing block (20) and a rolling bearing (10) arranged inside the bearing block (20). The bearing (10) comprises an inner ring raceway, an outer ring raceway and at least one row of rolling elements (13) arranged between the inner and outer ring raceways. The inner ring raceway is formed by a complete and continuous individual inner ring (11). The inner ring (11) is assembled on a roll shaft (101) of the continuous casting roll (100) during installation and is used for supporting the continuous casting roll (100). The outer race raceway is machined at least partially from the inner surface (21, 22) of the bearing seat (20) bore. The invention also relates to a continuous casting roll system (1000) and a continuous casting machine using the bearing block unit (30).)
技术领域
本发明涉及一种轴承座单元，以及采用该轴承座单元的连铸辊系(roll lines)和连铸机(continuous caster)。
背景技术
连铸机的恶劣工况对轴承的负荷承载能力、不对中运行能力和高温耐受能力都提出了苛刻的要求。以高温为例，在图1所示的连铸辊系1000中，轴承座30靠近钢坯的一侧(在图中位于其上方一侧，以下称“顶端”)距离炽热的钢坯非常近，导致其内部的轴承和密封件极易受到损坏，高温同时还加速轴承内部润滑脂的老化。尽管所述顶端的内部设有水冷通道23，如图2所示，意图借助水循环来降低轴承座内部的温度，但受轴承座整体径向尺寸的限制(过大易触碰到钢坯而受损)，水冷通道的径向尺寸也做不大，导致冷却效果并不理想，轴承座内的轴承组件仍然处于钢坯的热效应影响之下。倘若为此增加水冷通道的径向尺寸而占用(压缩)轴承的径向尺寸，则又会造成轴承承载能力的下降。
上述困境是现实中造成轴承失效的重要原因，长久以来一直困扰冶金行业的生产和维护部门。现实呼唤一种能够适应连铸工艺的恶劣的工况，从而确保轴承及辊系能够长久可靠运行的解决方案。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于连铸辊系的轴承座单元，包含轴承座和设置在轴承座内的滚动轴承。所述滚动轴承包含内圈滚道、外圈滚道和设置在内、外圈滚道之间的至少一列滚动体。所述内圈滚道由完整连续的独立内圈构成，所述内圈可以是单列或者多列。在运行的状态下，装配在连铸辊的辊轴(roll shaft)上的所述内圈用于支撑所述的连铸辊。所述外圈滚道至少局部由轴承座的内表面加工形成。
由轴承座的内表面形成外圈滚道意味着独立轴承外圈的缺省。在不改变轴承座径向尺寸的情况下，缺省独立外圈让渡出的轴承座内部空间既可以用于增加水冷通道的径向尺寸，也可以用来增加轴承滚动体的径向尺寸，抑或两者兼顾，同时用于提高轴承座单元的高温适应能力和座内轴承的负荷承载能力。
在上述轴承座单元的基础上，本发明还提供一种连铸辊系。所述辊系由至少一段连铸辊构成，每段连铸辊均包含相应的辊轴和形成在辊轴上的辊套(roll mantle)，并通过所述轴承座单元在辊系支架(未显示)上获得支撑。本发明还提供一种连铸机，包含上述连铸辊系。
通过采用本发明所述的轴承座单元，所述连铸辊系和连铸机可以获得更高的承载能力和/或高温适应能力，因而具有降低维护频率和减少运营成本的优势。
附图说明
图1是连铸辊系的结构示意图；
图2是所述轴承座单元的(局部)截面示意图；
图3(包括图3a、图3b和图3c)是所述轴承座单元在一种实施方式下的装配示意图；以及
图4(包括图4a、图4b和图4c)是所述轴承座单元另一种实施方式下的装配示意图。
具体实施方式
图2和3分别显示本发明所述轴承座单元的截面示意图和装配示意图。以往安装在轴承座20中的完整轴承10，在图中所示的轴承座单元30中，仅具有在局部圆周存在的独立外圈12。在安装以后，独立外圈12坐落在轴承座20的内孔中，至少覆盖轴承用于承载主要径向负载的圆周区域21(以下称“承载区”)。在独立外圈12以外的其他圆周区域(以下称“非承载区”)，由轴承座内孔的局部内表面22形成外圈滚道，与装配在承载区21内的独立外圈12上形成的外圈滚道组合形成完整(360°)的轴承外圈滚道。
所述承载区是指在钢坯经过辊系时轴承座内孔及装配于其中的轴承在各自圆周方向上用于承载挤压负荷和重力负荷的主要区域，该部分区域在圆周方向上分布的位置和范围与辊系在产线中所处的上下游位置以及轴承座的安装角度(安装角度决定倾斜姿态)都有关系。所述非承载区是指承载区以外的其他圆周区域，因轴承座倾斜角度的不同所承担的负荷各异(例如，当无钢坯经过时上方辊系的非承载区只承受辊系的自重)，与同时承受钢坯挤压负荷和钢坯重量负荷的承载区相比，非承载区承载的径向负荷要小得多。
适应于承载区分布范围的不同，独立外圈12可以覆盖30％-70％的轴承圆周范围，或者进一步覆盖1/3-3/5的轴承圆周范围，或者更进一步覆盖大致50％的轴承圆周范围。
在运行状态下，滚动体13在由非承载区22与独立外圈12形成的轴承外圈滚道内运行。位于非承载区22内的外圈滚道主要对滚动体起引导作用，不承担主要的径向负荷，因此对外圈滚道的技术要求并不高，普通钢材和加工工艺就可以满足要求。对于承担主要径向负荷的独立外圈而言，可以通过剖分标准的轴承外圈而直接获得，因此制造成本和加工难度都不高。
顺便指出，独立外圈滚道与形成在轴承座内孔内表面上的外圈滚道之间会形成接缝，从而在承载区和非承载区之间形成过渡区域。由于过渡区域不承受轴承主要径向载荷，因此滚动体在经过过渡区域的时候不会受到损伤。
图4显示本发明另外一种实施方式，显示轴承外圈滚道完全由轴承座20的内表面22形成，因而无需设置单独的外圈12。由于承载区21仍需承受轴承的主要径向负荷，因而此处的外圈滚道需要满足足够高的轴承性能要求。在这种情况下，轴承座20可以整体采用轴承钢或者更高性能的材料形成，并对其内孔表面实施外圈滚道工艺加工，从而满足辊系对轴承性能的要求。在这种情况下，轴承无需设置独立的外圈。
从以上描述可以看出，通过在局部圆周范围内设置独立的轴承外圈，而在其余范围内由轴承座内孔表面形成外圈滚道，这样就可以在轴承座的内表面形成完整的轴承外圈滚道。上述结构能够在保持轴承座的径向尺寸不变的情况下，通过缺省(尤其是)非承载区内的轴承实体外圈，来让渡出对应实体外圈径向厚度的径向尺寸，从而弥补轴承座顶端径向尺寸h的不足(参见图2)。所让渡出来的径向尺寸h既可用于增加设置在顶端内部的水冷通道23的径向尺寸，从而改善冷却效果，也可以用于增加轴承滚动体的径向尺寸，从而增大滚动体乃至整个轴承的负荷承载能力。当然，也可以兼顾上述两种目的，从而同时获得改善冷却和提高承载能力的双重技术效果。
与局部设置实体外圈的情形不同，本发明采用连续完整的内圈设计，使所述内圈具有不间断的环形结构。由于内圈在轴承的运行过程中一直处于旋转状态，其在圆周方向上的任何位置都要循环经过所述的承载区，因此一直要承受轴承主要径向负荷的考验。在这种情况下，内圈结构上的任何瑕疵，比如滚道接缝，都会对滚道和滚动体造成极大的伤害。因此，本发明避免采用分裂式的内圈设计(例如，由两部分组件拼合形成360°的完整内圈)，尽管分裂内圈能够让内圈组件能够以合拢的方式方便地装配在辊轴上(图中未显示)，从而避免辊轴101逐一穿过内圈11和辊套102所带来的不便。简言之，完整连续的内圈结构能够确保滚动体在无缝的内圈滚道上无损运行。
有必要指出，完整连续的内圈是指内圈在圆周方向上360°连续不间断，与其在轴向上是否采用分裂式结构无关。如图1所示，所述内圈可以采用单列的内圈结构，也可以采用并列(双列或者更多列)的内圈结构和/或滚道分布。
如前所述，缺省的实体外圈所让渡出来的轴承座内部径向空间可用于改善冷却和/或提高轴承的承载能力。因此，采用上述轴承结构的轴承座单元能够在最大程度上延长轴承的使用寿命，从而降低连铸辊系的维护频率以及产品的制造成本。
在上述轴承座单元30的基础上，本发明还提供一种连铸辊100，包含辊轴101和形成在辊轴上的辊套102，辊轴101穿过轴承内圈11在轴承座20上获得支撑。
以上描述的轴承座单元适用于所有类型的连铸辊和连铸辊系，无论是通轴式，还是分段式。所述通轴式是指辊轴整体贯穿连铸辊系的全部轴承和辊套；所述分段式包含多段辊轴，每段辊轴仅贯穿与其位置相对应的辊套或者与所述辊套形成为一体。
本领域的技术人员应当理解，本发明所述的方法不受具体实施方式的限制。对本发明的任何变更和改进，只要符合随附权利要求书的限定，均属于本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：用于机轮的轴承密封装置