油膜轴承使用维护培训教材（上）

一、油膜轴承原理及摩根油膜轴承的历史

1.1、油膜轴承工作原理

油膜轴承又称液体摩擦轴承，它是利用液体润滑在锥套与衬套间形成一个完整的压力油膜，分离两个工作表面，而不发生直接的金属接触，达到液体摩擦状态。

它被广泛地应用与轧机轴承中，按其油膜形成的条件，可分为动压油膜轴承、静压油膜轴承和动静压油膜轴承。

目前多数轧机使用的为动压或动静压油膜轴承，它是基于粘滞流体动压效应（也称为楔形效应）：当把油从楔形的大间隙带入小间隙时，油液受到挤压，而液体本身是不可压缩的，于是就产生抗力实现承载。而应用于轴承中，由于轴比轴承小，只要轴与轴承不同心，就存在不相等的间隙，只要轴转动，就能带动轴颈附近的油顺转动方向运动，从而把油带入收敛的楔形间隙内，实现油膜轴承的正常工作。而静压油膜轴承的工作原理是基于液体的静压效应，在轴承的工作区开设油腔，并通入压力油将轴抬起。动静压油膜轴承是在动压轴承的承载区域内开设很小的压力油腔，并通入高压油，即具备静压和动压双重效应，具备两者的特点。

1．2、油膜形成的条件

1.2.1、两个工作面间必须形成楔形区域。

在油膜轴承中，锥套外表面直径与衬套的内径的差值即可得到这个楔形。

1.2.2、两个工作面必须存在一定的相对运动。

在油膜轴承中，锥套与轧辊一起转动，而衬套则与轴承座相对锥套保持静止。

1.2.3、工作面间的润滑油（油膜油）必须具有一定的粘度。

目前采用的油膜油在40°C左右，的运动粘度一般不低于80mm2/S。

1.2.4、有足够的供油量，没有充足的供油量，就会破坏油膜的连续性。

1.2.5、外载荷必须小于油膜所能承受的最大载荷极限值，否则油膜破裂，无法形成液体润滑。

1. 3、油膜轴承油膜形成的过程

油膜轴承油膜的形成可分成三个阶段。当轴开始转动时，轴颈与轴承直接接触，相应的摩擦为半干摩擦，轴承在摩擦力的作用下偏移，在动静压油膜轴承中，轴 承附有静压装置，使轴承在起动时在高压油的作用下抬起，可避免这种现象。当轴的转速增大，吸入轴颈轴承键的油量增加，具有一定粘度的有被轴颈带入油楔 ，油膜的压力逐渐形成。转动中动压力于轴承径向载荷相平衡，轴颈的中心向下、向左偏移并达到一个稳定的位置，这时轴承与轴之间建立一层很薄的楔形油膜，当轴的转速继续增大，轴颈中心向轴承中心方向移动，理论上，当轴转速达 到∞时，轴颈中心与轴承中心重合．

1.4、油膜轴承的特点

油膜轴承是一种主要表面加工精度、表面粗糙度以及相关参数匹配非常理想的滑动轴承，它的主要特点有：

1．4．1、承载能力大，轴承的外径相同油膜轴承的承载能力要远大于滚动轴承。

1．4．2使用寿命长：从原理上讲，油膜轴承是不会发生磨损的。但是实际上，即使正确的使用和妥善地维护，也是要发生磨损的，只是很轻微而已。其理论上寿命可达15年左右，一般实际由于润滑和轧机设备等原因，寿命在5-10年左右。

1．4．3、速度范围宽：轧机油膜轴承可以在很低的速度下工作，也可以在很高的速度下运行，还可以使用可逆轧机：有正转速到零，再由零到负转速的状态下工作，速度范围十分之宽。

1．4．4、结构尺寸小：在相同的承载能力下，油膜轴承轮廓尺寸要比滚动轴承小 。

1．4．5、摩擦系数低：油膜轴承轴承的摩擦系数一般在0.001-0.005之间，摩擦系数低，从而摩擦损耗低。

1．4．6抗冲击能力强：油膜轴承中的油膜的挤压效应对于冲击载荷的承受能力，使得油膜轴承能很好地承受冲击载荷。

2、摩根油膜轴承的历史及原理

2．1、摩根油膜轴承的历史

摩根油膜轴承是美国摩根工程公司开发研制的轧机专用油膜轴承。美国摩根工程公司一直以来是典型的线材和型钢轧机的制造厂家，在该领域的市场占有率达到 80%以上。美国摩根工程公司是1888年成立的，由于当时冶金行业的轧机轴承并不能满足轧机的生产需要，摩根工程公司着手于独立开发，从而开发研制成功摩根油膜轴承 。

初期的摩根油膜轴承与现在的产品形状有很大的不同，但是却很好地满足当时冶 金行业的发展，该轴承问世后，博得了钢铁冶金行业的好评，其他厂家对此的市 场需求不断增加，因而摩根工程公司成立了油膜轴承部，积极开发研制摩根油 膜轴承，不断推出摩根新型的油膜轴承产品，推动市场的不断发展，目前摩根工 程公司在中国（上海）、印度、巴西等国家设立了生产或办事结构，其中摩根油 膜轴承（上海）有限公司是摩根工程公司在中国独家投资的大型油膜轴承加工基地。

世界上绝大部分轧机油膜轴承产品皆为摩根工程公司设计开发的的产品。此外，目前德国西马克公司（SMS）是摩根唯一授权的具有MORGOIL油膜轴承生产许可证的企业。

2．2、摩根油膜轴承的名称

摩根油膜轴承是美国工程公司（MORGAN）开发的油膜轴承，因此将MORGAN公司的名称以及油膜轴承OIL-FILM BEARING两者合成为MORGOIL BEARING，并以此作为公司的登记商标。

二、摩根油膜轴承的构造

摩根油膜轴承主要由锥套、衬套、止推轴承部分、密封系统、锁紧系统等部分组成。

锥套是经过淬火处理的特殊合金钢锻制毛坯，经精车、研磨，由止动键与轧辊连为一体。

衬套安装于锥套外侧，通过衬套固定销与轴承座连为一体。衬套是由钢制外套的内层喷镀巴氏合金而成，摩根目前选用的巴氏合金主要有：普通巴氏合金和摩根高强度巴氏合金两种。

止推轴承一般是根据油膜轴承的尺寸大小进行选择的，止推轴承的主要形式有：滚柱轴承、滚珠轴承以及平面轴承。但是平面轴承目前使用的很少。止推轴承在使用中不承受径向载荷，只承受轧制过程中产生的轴向载荷。

密封系统是由辊颈油封、水封、密封内圈、密封挡板等部件组成，主要是保证在机使用过程中与轴承内的油膜油封闭和防止外界冷却水等异物的侵入。

锁紧系统是在将轴承座总成套上轧辊后进行轴向推进或固定的装置。

三、摩根油膜轴承的型号含义

size – series – sleeve – thrust – bushing – seal – locking –suffix

SIZE：该轴承所使用的轧辊的最小辊径为基础，能安装于轴承的端板的尺寸（英寸）。

SERIES：锥套的直径与衬套的宽度的比值的百分数。

SLEEVE：锥套类型

KLx..无键优化锥套

KLT..无键锥套

KT….短键锥套

T……长键锥套

SN….过盈锥套

SNL..间隙锥套

N……轴外圆滑动

BT….膨胀锥套

THRUST：止推轴承类型

RT…推力滚子轴承

BT…推力球轴承

MT…摩根推力轴承

DT…双止推轴承

BUSHING：衬套类型

无 ..标准衬套

C…镉梅斯塔衬套

D…双油腔衬套

H…静压衬套

M…梅斯塔偏心衬套

SEAL：密封类型

X…”X” 密封

DF..DF密封

LP..唇形密封

LA..迷宫密封

LOCK：锁紧类型

TR…螺纹环锁紧

QC…快换锁紧

HB…HB液压锁紧

RM…RM液压锁紧

LD …LD液压锁紧

MB..机械锁紧

PB…空气锁紧

SUFFIX：备注

S…对称辊

SS..半对称辊

B…支撑辊弯辊

C…窜辊

四、摩根油膜轴承的特性

1、摩根油膜轴承的设计标准

同一般的油膜轴承一样，摩根油膜轴承的工作能力由下式决定：

PV=K1

其中：P 为压强（负荷/投影面积）

V为线速度

K1为常数（摩根公司提供的经验数据）

常数K1 为制造厂家提供的经验数据，而摩根公司提供的K1 经验数据比其他公司的数据大，故可用于高速高负荷的轧机。

油膜轴承的工作能力最重要的因素为油膜的强度，而油膜的强度有油膜油的粘度有十分重要的关系。此外，轴承的间隙也是重要的因素之一。摩根油膜轴承的原始间隙比（R/C）为定值，故油膜油的粘度计算可根据下式进行。

ZN/P= K2

其中：Z 为润滑油的粘度

N为轴承转速

P为压强

R为轴的半径

C为轴承的半径间隙

K2数（摩根公司提供的经验数据）

润滑油的粘度由上式决定，由此得出的一种粘度能适用于1：10的转速范围，如果前后超过1：10的转速的连轧机，要设计两个给油系统，以供给前部和后部不同粘度的润滑油。

2、静压系统

在规定的K2常数值以下运行的轧机，其轴承的油膜厚度不足，进入边界润滑状态，金属之间很容易产生接触，造成损坏。

因此在低速范围内承受大负荷时，为了提高轧机的轧制精度，延长轴承的使用寿命，提供可靠性，将油膜油由高压泵打入锥套、衬套间，靠外加的高压将轴顶起。这就是静压润滑的目的。

3、轴承的选择

轴承的选择主要如下条件决定：

轧机的种类和特性

轧制负荷和轧制速度

轧辊的辊颈强度情况

支撑辊锁紧

未完待续…….