李香

（瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300）

在機(jī)械行業(yè)中，許多場合需采用耐高溫軸承，如烘爐、熔爐、爐窯、涂漆機(jī)等，尤其是在較高溫度下工作的材料傳送設(shè)備，如窯車、傳送滾子設(shè)備、鋼廠冷床，其工作溫度達(dá)200～350℃，而一般軸承工作溫度小于120℃。因此，研究設(shè)計(jì)耐高溫軸承對鋼廠冷床配套使用軸承具有重要意義。

1 設(shè)計(jì)理念

耐高溫深溝球軸承多用于鋼廠冷床，軸承轉(zhuǎn)速一般較低，通常在100 r／min以下，保持架采用隔離塊形式。

由于工作環(huán)境溫度高，石墨保持架有良好的自潤滑性能，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)石墨粉脫落，潤滑溝道及鋼球。同時(shí)軸承采用大游隙，能防止其在高溫下或迅速冷卻后抱死。

為防止固體雜質(zhì)侵入軸承內(nèi)部，兩側(cè)帶防塵蓋，同時(shí)可軸向引導(dǎo)軸承內(nèi)的石墨隔離塊。該類軸承能承受徑向載荷和2個(gè)方向的軸向載荷。套圈、鋼球、防塵蓋表面都經(jīng)過防銹處理，可以防止高溫銹蝕，提高運(yùn)行性能。

2 耐高溫軸承的設(shè)計(jì)

用于高溫環(huán)境下的深溝球軸承，在設(shè)計(jì)上充分考慮耐高溫、防腐、防銹、散熱、防抱死等情況，對表面進(jìn)行了特殊處理，具有較大的內(nèi)部游隙并裝有特殊的耐高溫保持架，依據(jù)不同的工況，保持架有浪形保持架、梯形隔離塊、軸向限位隔離塊等結(jié)構(gòu)。

2.1 結(jié)構(gòu)類型

耐高溫深溝球軸承內(nèi)圈內(nèi)徑為直孔，工作溫度范圍為-40～250℃。當(dāng)溫度超過200℃時(shí)，應(yīng)選用固體潤滑劑。依據(jù)不同的使用溫度，需對套圈進(jìn)行不同的熱處理，代號中S0，S1，S2，S3對應(yīng)的軸承工作溫度分別為150，200，250和300℃。代號中F2為石墨保持架；2Z為帶防塵蓋；C9為非標(biāo)準(zhǔn)游隙；YA8為保持架設(shè)計(jì)不同。主要有以下幾種設(shè)計(jì)類型。

（1）最常用的耐高溫軸承6000／S2，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中，D為軸承外徑；d為軸承內(nèi)徑；B為軸承寬度；r為倒角。該軸承裝有沖壓浪形保持架，不帶任何防塵件，采用高溫潤滑脂，如聚二醇與石墨的混合物。

圖1 6000／S2軸承

（2）帶防塵蓋的耐高溫軸承6000-2Z／S2，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中，D2為外圈密封槽口牙徑；d1為內(nèi)圈外徑。該軸承與6000／S2軸承的主參數(shù)基本相同，但兩側(cè)帶防塵蓋。此外，該軸承在出廠前預(yù)裝有6000／S2軸承雙倍量的潤滑脂。

圖2 6000-2Z／S2軸承

（3）使用在更高溫度下的軸承6000F2-2Z／C9S2，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。該軸承采用石墨隔離塊，既起保持架的作用，又可提供潤滑劑工作溫度為-150～350℃。軸承兩側(cè)的防塵蓋可以軸向引導(dǎo)石墨隔離塊，又可以防止污染物的侵入。該軸承另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保，即使在極高的溫度下也不會(huì)散發(fā)有害氣體。

圖3 6000F2-2Z／C9S2軸承

（4）使用在需軸向定位的耐高溫軸承6000F 2-2Z／C9S2YA8，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。與6000F2-2Z／S2軸承相比，該軸承在隔離塊兩側(cè)挖窩，使其具有軸向限位功能，可防止對防塵蓋產(chǎn)生沖擊。

圖4 6000F2-2Z／C9S2YA8軸承

2.2 常用資料和數(shù)據(jù)

高溫深溝球軸承的外形尺寸符合GB／T 276—1994《滾動(dòng)軸承 深溝球軸承 外形尺寸》的要求。

深溝球軸承根據(jù)普通級公差制造，符合GB／T 307.1—2005《滾動(dòng)軸承 向心軸承 公差》的要求。實(shí)際尺寸可能會(huì)由于表面處理等原因稍微超出標(biāo)準(zhǔn)公差的范圍，但不會(huì)影響軸承的安裝和使用。

耐高溫深溝球軸承的徑向游隙為非標(biāo)準(zhǔn)游隙，徑向游隙范圍見表1，僅適用于未安裝和無測量載荷的軸承。

表1 高溫深溝球軸承徑向游隙范圍

2.3 對中誤差

由于耐高溫軸承的徑向游隙較大，因此允許軸與殼有較大的對中誤差及角度誤差。耐高溫深溝球軸承的內(nèi)、外圈允許有20′～30′的角度誤差，但僅適用于低轉(zhuǎn)速的情況下。高速時(shí)，由于對中誤差對軸承滾動(dòng)的不良影響，因此不允許有較大誤差。

2.4 轉(zhuǎn)速

耐高溫深溝球軸承適用于低轉(zhuǎn)速（10 r／min以下）工況。但實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)證明，該軸承在無需維護(hù)情況下，可以在20 r／min的轉(zhuǎn)速長時(shí)間運(yùn)行。如果需要應(yīng)用在更高轉(zhuǎn)速的工況，則需改進(jìn)保持架的設(shè)計(jì)。

2.5 相關(guān)零件的設(shè)計(jì)

對于帶有隔離塊的耐高溫深溝球軸承，由于防塵蓋要在軸向上引導(dǎo)軸承內(nèi)的石墨保持架，因此可利用相關(guān)零件來支承防塵蓋，以防止其脫落。例如，使軸承座的凸臺(tái)或定位筒的直徑小于外圈密封槽口牙徑D2，還可以在凸臺(tái)或定位筒與軸承之間加上尺寸合適的墊圈。

2.6 軸承尺寸及規(guī)格的選擇

軸承處于高溫時(shí)，承載能力降低。利用溫度系數(shù)fT，可以調(diào)整不同溫度下軸承的基本額定靜載荷，不同溫度下的系數(shù)見表2。

表2 溫度系數(shù)f T

不同工作溫度下所需基本額定靜載荷為

式中：P0為當(dāng)量靜載荷，kN；Fr為實(shí)際徑向載荷，kN；Fa為實(shí)際軸向載荷，kN。計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮可能產(chǎn)生的最大載荷以及徑向載荷和軸向載荷的分量，若P0＜Fr，則使P0＝Fr。

不同載荷和溫度下的基本額定靜載荷見表3。根據(jù)計(jì)算出的基本額定靜載荷或表中給出值，可從產(chǎn)品表中選出適用的耐高溫球軸承。

表3 不同載荷和溫度下的基本額定靜載荷

2.7 耐高溫軸承的維護(hù)

閉式耐高溫球軸承已填有潤滑劑，可終生潤滑，免維護(hù)。但使用開式耐高溫深溝球軸承時(shí)，應(yīng)在運(yùn)行后半年進(jìn)行檢查。檢查時(shí)僅需打開軸承座，如烘爐用的運(yùn)輸車，可將輪子連同軸承從軸頸卸下，然后用吹風(fēng)機(jī)吹走軸承內(nèi)的雜質(zhì)。如果軸承的溝道上出現(xiàn)一些光亮痕跡，表明軸承內(nèi)缺少潤滑劑，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充原有潤滑劑。

3 耐高溫軸承的應(yīng)用

目前已在鋼鐵企業(yè)熱軋中厚板軋機(jī)生產(chǎn)線上廣泛應(yīng)用了耐高溫軸承，近年來國產(chǎn)化趨勢日益高漲，投產(chǎn)和在建的中厚板軋機(jī)線70余條。按軋機(jī)規(guī)格劃分，3 000 mm及以下的軋機(jī)線約占45%，5 000 mm及以上的軋機(jī)線約占11%；按機(jī)架配置劃分，單機(jī)架約占30%，雙機(jī)架約占70%。各年的軋機(jī)總數(shù)變化情況如圖5所示（2010年含在建項(xiàng)目）。

圖5 軋機(jī)總套數(shù)變化情況

從2009年起，為德陽二重研制了耐高溫軸承NUP2218F2-2Z／C9S2YAD，為韶鋼、首秦、南鋼研制了耐高溫軸承6211F2-2Z／C9S2，6213F2-2Z／C9S2，6215F2-2Z／C9S2，經(jīng)使用證明，均滿足用戶的要求。