现代轧机的主要特征是大型、高速、重载、连续、自动。在各类轧机中,现代大型板带材连轧机,由于它们具备大轧制压力、高轧制速度、高轧制精度及连续生产等特点,成为现代轧机发展的主流。轧机油膜轴承作为轧机工作的重要部件,在轧制生产中起着举足轻重的作用。 随着钢铁工业的发展,在多年潜心研究轧机油膜轴承的基础上,我校轧制工程中心拟开发衬套与辊颈直接装配的新型无锥套油膜轴承,该轴承具有结构简单、使用方便及油膜厚度跳动小等特点,并能从结构上杜绝锥套卡死及损伤现象。 为了实现新型轧机油膜轴承的产业化,首先应该从弹流润滑理论角度展开油膜轴承结构设计计算,然后从油腔设计、衬套材料、锁紧以及密封结构等方面详细论述其结构特点,并结合实验四辊可逆轧机进行具体国产化改造,绘制了整套轧机油膜轴承装配图,并对油膜轴承系统的运行承载特性进行了数值仿真,根据数值计算结果,优化轴承结构,并得出了相应的结论。 为定量描述其工作机理,本文用大型有限元软件ANSYS建立了轧机油膜轴承轧制工况下的数学模型。计算过程中将轧辊、衬套进行了模型简化,考虑了衬套双层金属不同材料的影响,计算了不同轧制工况下轴承座、衬套与辊颈的变形、应力场以及三维接触压力分布。计算结果表明自位与相对间隙相互制约,同时相互影响油膜轴承的接触压力分布规律,最后根据结算结果确定了轴承在不同轧制工况自位情况下的最佳相对间隙,并修正了传统设计选择的间隙范围。 另外,为验证理论计算的正确性,根据相似理论基于大型轧机油膜轴承实验台对油膜轴承的受载行为进行测试研究,测出油膜轴承径向载荷的动态分布。实验结果与理论计算基本一致。