CN101418830A - 油膜轴承用缓冲环及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油膜轴承用缓冲环，包括依次连接的挡水环、连接环、固定环和顶紧环，所述油膜轴承用缓冲环的材料为热固性树脂玻璃纤维预浸料。本发明也公开了一种油膜轴承用缓冲环的制备方法，包括以下步骤：a.原材料准备，模具设计和加工；b.原材料裁制成扇形片，模具预热；c.扇形片有规律地层叠放于预热好的模具型腔中；d.调整好平板硫化机的温度、时间和压力，对扇形片进行固化；e.脱模取坯件；f.机加工。采用热固性树脂玻璃纤维预浸料及其相应的工艺制作生产缓冲环是最理想的，且采用该类材料生产缓冲环的方法在国内外尚属首次，热固性树脂玻璃纤维预浸料生产缓冲环无论在工艺上还是产品的性能上都具有明显的优势。
Description
技术领域
本发明涉及现代大型板型材轧机油膜轴承密封系统，具体涉及一种油膜轴承用缓冲环及其制备方法。
背景技术
油膜轴承用缓冲环作为现代大型板型材轧机油膜轴承密封系统中必不可少的部件之一，它与DF/SF密封、密封挡板等部件匹配成一完整的DF/SF密封系统。当所有部件安装就绪后，DF密封通过锥套和油膜轴承用缓冲环的共同夹持撑紧，将DF密封紧紧贴附在轧辊辊颈上，从而实现有效密封，此时油膜轴承用缓冲环对DF密封(多肢密封)起支撑定位、防止滑移的作用；同时油膜轴承用缓冲环起迷宫密封的作用，能有效地将水、轧制液、氧化铁皮与粉尘等阻止在密封挡板的封水侧，防止了密封系统被破坏，从而保护整个轴承的正常运行。因此，油膜轴承用缓冲环作为构成油膜轴承密封系统的主要部件之一，在使用过程中发挥着重要的作用。
油膜轴承用缓冲环要求能在如下两个条件之任一使用，并达到一定的使用寿命：
①热轧工况：介质：油膜轴承油、水及氧化铁皮；转速：≤25m/s；温度：≤100℃；
②冷轧工况：介质：油膜轴承油、水-乙二醇(轧制液)；转速：≤25m/s；温度：≤60℃；
同时油膜轴承用缓冲环应能对DF密封起支撑定位的作用，能在该工况条件下连续工作，且性能稳定，效果良好，使用寿命≥1.5年。
油膜轴承用缓冲环属于规格较大型、折弯次数较多、壁厚较薄(3～5mm)型制品，在使用过程又得满足耐磨、耐冲击、不易变形的要求，这样给选材和制作工艺带来了一定的困难。现有技术采用如表1所示的材料与制作工艺：
表1：
发明内容
本发明为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种性能好、成本低、制作工艺简单的油膜轴承用缓冲环。
本发明的另一目的在于提供一种油膜轴承用缓冲环的制备方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：本油膜轴承用缓冲环，其特征在于：包括依次连接的挡水环、连接环、固定环和顶紧环，所述油膜轴承用缓冲环的材料为热固性树脂玻璃纤维预浸料。
所述油膜轴承用缓冲环的材料优选为D241F级环氧树脂玻璃纤维预浸料。
上述的油膜轴承用缓冲环的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、原材料准备，模具设计和加工；
b、原材料裁制成扇形片，模具预热；
c、扇形片有规律地层叠放于预热好的模具型腔中；
d、调整好平板硫化机的温度、时间和压力，对扇形片进行固化；
e、脱模取坯件；
f、机加工。
所述步骤a中，模具的加工包括：对模具型腔进行打磨抛光，使模具型腔的表面光洁度达到Ra＝0.4～0.8。
所述步骤b中，通过支架把原材料卷筒支撑到与工作台面等高，把原材料卷筒平展在工作台面上，然后把金属扇形片模板压在原材料上，用割刀沿着金属扇形片模板的两弧边沿弧线切割，就裁制得到扇形片，扇形片的长约800～1000mm，内径为油膜轴承用缓冲环的最小内径；模具预热包括：空模加热模具40～60分钟，通过点触式温度测量仪测量模具的温度，把模具加热到温度100℃～120℃，从平板硫化机上把模具拉出来，拭擦干净每片模具、模具型腔面和操作工具上的油污和杂质，然后在模具的配合面、模具型腔面及上下模有相互接触的平面处均匀喷涂911油性脱模剂。
所述步骤c中，将扇形片称重，放入模具型腔时采用一次叠放5片，每一片的厚度为0.14mm～0.3mm，在模具型腔中依次搭接，放够一整圈，重复5～8次操作完成加料；通过已预热好的模具温度，将扇形片初步软化，彼此粘附，并尽量紧贴模具型腔，合模。
所述步骤d中，包括：
d1、把装好扇形片的模具拉入平板硫化机内，平板硫化机的表温始终设定为160℃～180℃，不加压或加以0～0.3MPa的压力，加热8～10分钟；
d2、连续冲模5次，每次冲模压力从0上升到3MPa，之后在3MPa压力下保压固化5分钟；
d3、连续冲模2次，每次冲模压力从0上升到5MPa，之后在5MPa压力下保压固化3分钟；
d4、冲模1次，冲模压力从0上升到8MPa，之后在8MPa压力下保压固化1分钟；
d5、油膜轴承用缓冲环直径<1.5m，则加至12MPa压力，固化60分钟；油膜轴承用缓冲环直径≥1.5m，则加至15MPa压力，固化90分钟。
所述步骤e中，先把从硫化平板上拉出的模具吊到冷却水箱中冷却2～3分钟，用撬棍在模具周围均匀松动上下模，直到上下模完全分离开，取下坯件。
所述步骤f的机加工包括：采用手动砂轮机打磨去除飞边，并抛光内外圈，直至用手触摸无毛刺、飞边，有光滑感。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
本油膜轴承用缓冲环，其材料和制备工艺如表2所示，
表2：
由表2可清晰的知道，采用热固性树脂玻璃纤维预浸料及其相应的工艺制作生产缓冲环是最理想的，且采用该类材料生产缓冲环的方法在国内外尚属首次。同比国内外传统的铝制缓冲环，或是国外采用塑料制作超大规格(直径≥1500mm)的缓冲环，热固性树脂玻璃纤维预浸料生产缓冲环无论在工艺上还是产品的性能上都具有明显的优势：
1、投入少，产出快，见效快；
2、可生产多规格的产品，包括超大规格(≥1500mm)的产品；
3、工艺明了，操作简便；
4、该材料所制产品的使用性能(如耐磨性、抗变形能力、抗冲击能力等)均比铝制或塑料所制缓冲环要强出多倍；
5、本材料及其制作工艺不会像铝制或塑料所制缓冲环那样造成环境污染。
附图说明
图1是本发明一种油膜轴承用缓冲环的剖视图。
图2是现有的油膜轴承用缓冲环的尺寸参数图。
图3是图1的油膜轴承用缓冲环的尺寸参数图。
图4是图1的油膜轴承用缓冲环的另一个尺寸参数图。
图5是扇形片的尺寸参数图。
图6是裁制扇形片的加工示意图。
图7是模具的结构示意图。
图8是油膜轴承用缓冲环的制备流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示的一种油膜轴承用缓冲环，包括依次连接的挡水环1、连接环2、固定环3和顶紧环4，油膜轴承用缓冲环的材料为D241F级环氧树脂玻璃纤维预浸料。
为使产品既能满足使用要求，也能满足生产工艺要求，达到放料、冲模、取产品等工艺操作简便易行等效果，就必须对产品进行精心设计与优化。
首先，必须明确缓冲环在密封系统中所起的作用：
A、对DF密封(多肢密封)起轴向支撑定位，防止DF密封(多肢密封)轴向滑移的作用；
B、缓冲环与水封、密封挡板等部件构成迷宫密封，起到防止冷却水或外来杂质(氧化铁皮或粉尘)的侵入。
明确缓冲环的作用后，并结合缓冲环的装配关系，从图2和图3的产品结构图中可以得知：
油膜轴承用缓冲环结构中的尺寸：d、D、D1、H、h是关键尺寸，在结构设计中只要把关了这5个尺寸的设计，其它结构尺寸是可以优化设计的。可以从倒角R1、R2、R3，拔模角度α1、α2等因素上去优化，给后面的固化操作工艺带来便利。因此增加倒角R1(R1＝2mm)，适当增大倒角R2、R3的数值，减小倾角α1，并增加拔模角度α2，结构如图4所示。通过这种结构优化，使工艺的操作性、产品成型合格率得到大幅提升，起到很好的作用。
如图8所示，上述的油膜轴承用缓冲环的制备方法，包括以下步骤：
a、原材料准备，模具设计和加工；
b、原材料裁制成扇形片，模具预热；
c、扇形片有规律地层叠放于预热好的模具型腔中；
d、调整好平板硫化机的温度、时间和压力，对扇形片进行固化；
e、脱模取坯件；
f、机加工。
所述步骤a中，模具的加工包括：对模具型腔进行打磨抛光，使模具型腔的表面光洁度达到Ra＝0.4～0.8。
所述步骤b中，如图6所示，通过支架把原材料卷筒5支撑到与工作台面6等高，把原材料卷筒5平展在工作台面6上，然后把金属扇形片模板7压在原材料上，用割刀沿着金属扇形片模板7的两弧边沿弧线切割，就裁制得到扇形片，扇形片的长约800～1000mm，内径为油膜轴承用缓冲环的最小内径；模具的结构如图7所示，模具预热包括：空模加热模具40～60分钟，通过点触式温度测量仪测量模具的温度，把模具加热到温度100℃～120℃，从平板硫化机上把模具拉出来，拭擦干净每片模具、模具型腔面和操作工具上的油污和杂质，然后在模具的配合面、模具型腔面及上下模有相互接触的平面处均匀喷涂911油性脱模剂，这样，脱模就容易多了。
如图4和图5所示，扇形片的宽为L＝L1+H+L2+L3。
在制作扇形片的操作过程中，需注意以下几点：
1)、工作台面必须是金属制作；
2)、工作人员必须戴上手套和口罩；
3)、割裁好的扇形片必须贮存于温度不超过25℃的干燥处，严防受潮；
4)、把这些扇形片按重量相对均匀打捆分开存放，扇形片的打捆重量严格按设计值执行。
所述步骤c中，将扇形片称重，放入模具型腔时采用一次叠放5片，每一片的厚度为0.14mm～0.3mm，在模具型腔中依次搭接，放够一整圈，重复5～8次操作完成加料；通过已预热好的模具温度，将扇形片初步软化，彼此粘附，并尽量紧贴模具型腔，合模。
注意：在往模具型腔中加料时，尽量将扇形片的片与片之间压紧压实，不得留有大的间隙，这是为了避免固化出的产品出现缺料或内部有气泡等缺陷。
所述步骤d中，包括：
d1、把装好扇形片的模具拉入平板硫化机内，平板硫化机的表温始终设定为160℃～180℃，不加压或加以0～0.3MPa的压力，加热8～10分钟；
d2、连续冲模5次，每次冲模压力从0上升到3MPa，之后在3MPa压力下保压固化5分钟；
d3、连续冲模2次，每次冲模压力从0上升到5MPa，之后在5MPa压力下保压固化3分钟；
d4、冲模1次，冲模压力从0上升到8MPa，之后在8MPa压力下保压固化1分钟；
d5、油膜轴承用缓冲环直径<1.5m，则加至12MPa压力，固化60分钟；油膜轴承用缓冲环直径≥1.5m，则加至15MPa压力，固化90分钟。
因缓冲环规格一般都比较大，普遍在直径1000～1500mm范围内，模具尺寸将更大，所以选用2000×2000或2500×2500的2000T平板硫化机作为固化设备。
注：d2、d3、d4的冲模、保压时间不记入d5的固化时间，最初冲模时应特别注意要缓慢冲模，以防止压坏模具！
所述步骤e中，先把从硫化平板上拉出的模具吊到冷却水箱中冷却2～3分钟，用撬棍在模具周围均匀松动上下模，直到上下模完全分离开，取下坯件。如发现坯件有黏附在上模或下模时，取坯件需小心松动黏附处，避免造成损伤坯件。
所述步骤f的机加工包括：采用手动砂轮机打磨去除飞边，并抛光内外圈，直至用手触摸无毛刺、飞边，有光滑感。
最后，产品检验，产品合格入库。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明的权利要求进行限定，其它的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1、油膜轴承用缓冲环，其特征在于：包括依次连接的挡水环、连接环、固定环和顶紧环，所述油膜轴承用缓冲环的材料为热固性树脂玻璃纤维预浸料。
2、根据权利要求1所述的油膜轴承用缓冲环，其特征在于：所述油膜轴承用缓冲环的材料为D241F级环氧树脂玻璃纤维预浸料。
3、根据权利要求1所述的油膜轴承用缓冲环的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、原材料准备，模具设计和加工；
b、原材料裁制成扇形片，模具预热；
c、扇形片有规律地层叠放于预热好的模具型腔中；
d、调整好平板硫化机的温度、时间和压力，对扇形片进行固化；
e、脱模取坯件；
f、机加工。
4、根据权利要求3所述的油膜轴承用缓冲环的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，模具的加工包括：对模具型腔进行打磨抛光，使模具型腔的表面光洁度达到Ra＝0.4～0.8。
5、根据权利要求3所述的油膜轴承用缓冲环的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，通过支架把原材料卷筒支撑到与工作台面等高，把原材料卷筒平展在工作台面上，然后把金属扇形片模板压在原材料上，用割刀沿着金属扇形片模板的两弧边沿弧线切割，就裁制得到扇形片，扇形片的长约800～1000mm，内径为油膜轴承用缓冲环的最小内径；模具预热包括：空模加热模具40～60分钟，通过点触式温度测量仪测量模具的温度，把模具加热到温度100℃～120℃，从平板硫化机上把模具拉出来，拭擦干净每片模具、模具型腔面和操作工具上的油污和杂质，然后在模具的配合面、模具型腔面及上下模有相互接触的平面处均匀喷涂911油性脱模剂。
6、根据权利要求3所述的油膜轴承用缓冲环的制备方法，其特征在于：所述步骤c中，将扇形片称重，放入模具型腔时采用一次叠放5片，每一片的厚度为0.14mm～0.3mm，在模具型腔中依次搭接，放够一整圈，重复5～8次操作完成加料；通过已预热好的模具温度，将扇形片初步软化，彼此粘附，并尽量紧贴模具型腔，合模。
7、根据权利要求3所述的油膜轴承用缓冲环的制备方法，其特征在于：所述步骤d中，包括：
d1、把装好扇形片的模具拉入平板硫化机内，平板硫化机的表温始终设定为160℃～180℃，不加压或加以0～0.3MPa的压力，加热8～10分钟；
d2、连续冲模5次，每次冲模压力从0上升到3MPa，之后在3MPa压力下保压固化5分钟；
d3、连续冲模2次，每次冲模压力从0上升到5MPa，之后在5MPa压力下保压固化3分钟；
d4、冲模1次，冲模压力从0上升到8MPa，之后在8MPa压力下保压固化1分钟；
d5、油膜轴承用缓冲环直径<1.5m，则加至12MPa压力，固化60分钟，油膜轴承用缓冲环直径≥1.5m，则加至15MPa压力，固化90分钟。
8、根据权利要求3所述的油膜轴承用缓冲环的制备方法，其特征在于：所述步骤e中，先把从硫化平板上拉出的模具吊到冷却水箱中冷却2～3分钟，用撬棍在模具周围均匀松动上下模，直到上下模完全分离开，取下坯件。
9、根据权利要求3所述的油膜轴承用缓冲环的制备方法，其特征在于：所述步骤f的机加工包括：采用手动砂轮机打磨去除飞边，并抛光内外圈，直至用手触摸无毛刺、飞边，有光滑感。
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