CN103826767A - 轧机用动静压混合轴承衬套和润滑系统 - Google Patents

Abstract

结合在轧机轴承中的具有多个静压垫凹部（30、40）的轴承衬套（20），优选地在衬套内还一起形成有动压轴承。每个凹部（30、40）具有适于联接至单独的隔离加压润滑剂源（50）的隔离润滑剂通道（136、146）。在本文的一些实施方式中，隔离的加压润滑剂源由专用的压力泵出口提供。以此方式，每个静压垫凹部均具有专用的不会因轧机润滑系统内其他轴承垫或别处的润滑剂压力损失事件而中断的加压润滑剂供应。

Description

轧机用动静压混合轴承衬套和润滑系统

技术领域

本发明的实施方式涉及支承旋转辊的辊颈的轧机机架流体润滑轴承，其中旋转辊用于将金属轧制成细长的金属薄条片（web）。更具体地，本发明的实施方式涉及一种混合轴承和润滑系统，该混合轴承在动压轴承衬套内具有静压流体轴承垫，该润滑系统向各个轴承垫提供隔离的加压润滑剂源。

背景技术

图1示出了已知的轧机机架轴承组件10，该轴承组件10通过辊颈部段14和互补的旋转轴承套16旋转地支承旋转轧辊12。该轴承组件10由轴承座18支承，该轴承座18又被支承在轧辊机架（未示出）中。轴承衬套20插置在辊颈14/轴承套16与轴承座18之间，并且固定在轴承座中。轴承衬套20在辊旋转速度、所施加的径向载荷以及润滑剂粘度操作设计参数内提供了用于全动压润滑的动压轴承表面（即，轴承衬套与轴承座16之间的自生加压流体润滑膜层）。如果这些操作参数中的任何操作参数落在设计参数外——例如在轧机机架启动阶段或低速高载轧制以获得特殊冶金性能期间——轴承10可能不会产生用于所需操作的足够的动压流体膜。缺少流体膜增加了轴承衬套与辊颈14/轴承套16之间不理想的金属与金属接触的可能性以及可能的轴承磨损或失效。在过去，在轴承衬套20中形成有一个或更多个静压轴承垫30、40。静压轴承垫30、40联接至加压流体润滑剂源50以在轴承衬套20与辊颈14/轴承套16之间产生附加的润滑剂流体膜。以动压特征和静压特征操作的油膜轴承为混合式油膜轴承。这种轴承仅在速度为0RPM时用作“纯”静压轴承；在任何其他速度下，这种轴承以静压轴承和动压轴承组合的混合特性来运行。

参照图1和图2，加压润滑剂源50通过形成在轴承衬套20的轴向端部中的共用的润滑剂通道22供给至各个轴承垫30、40中的每一个，该共用的润滑剂通道22分支成相应的上游通道32、42、限流器34、44以及下游通道36、46。限流器34、44通常为visco-jet（产品品牌），其在其中一个轴承垫30、40中发生不期望的流体膜破裂的情况下将各个轴承垫30、40彼此隔离，其中，该流体膜破裂促使润滑剂快速流动穿过破裂区域并且促使流至其他否则的话正常起作用的轴承垫的润滑剂可能不足。轧辊机架中的多个轴承衬套20共享联接至一个或更多个加压泵60的共用加压供给集管52。泵60通过泵入口62接收调理过的流体润滑剂（例如，所需粘度范围的冷却并过滤过的油），并且通过泵出口64将进一步加压的油排到共用的油供给集管52中。已知的轧机机架轴承在美国专利No.5,000,584和No.6,468,194中示出并描述，正如在本文中充分陈述的一样，上述美国专利中的每个专利的全部内容通过参引并入本文中。

如上文所述，具有共享共用的加压润滑剂源（例如，共用集管52）的多个静压轴承垫30、40的一个或更多个轧机衬套20通过在供给管50与衬套通道42和32的接头处的止回阀（未示出）减小了由于共用的润滑剂源中的泄露而同时损失油压的风险，从而限制每个轴承垫30、40的流量损失。如果油压在限流器34、44的上游处下降，则部分压力在相应的上游润滑剂通道32、42中保持，使得对应的轴承垫能够将加压的流体膜保持至少一段较短的时间。类似地，限流器34、44使流入到相应的已经经历供压中断的轴承垫30、40中的加压润滑剂减缓。例如，在没有使用限流器的情况下，如果静压轴承垫30没有保持静压流体膜并且经历了快速的压力下降，则流到该轴承垫中的加压润滑剂的流率将会增加，从而可能使供给到共享共用的加压油供应的其他垫40或其他轴承的加压油不足。

限流器34、44其性质是挡住并抑制流速增加时从中通过的油流，因此，需要附加的流体压力来克服这种限制。在一种典型的轧机应用中，必须产生附加的3000psi（20700kPa）油压来克服visco-jet限流器。附加的压力需求增大了所需的系统泵送能力和与操作泵相关联的能量消耗。

发明内容

因此，本发明的实施方式包括带有相应的静压垫凹部的轧机用动静压混合轴承，该静压垫凹部设置用于接收相应的隔离加压润滑剂源，其不会受到与其他垫凹部相关联的润滑剂压力损失事件的影响。本发明的轧机轴承允许去除与静压垫凹部相关联的限流器，并且进而消除轧机轴承对用以克服与限流器相关联的流动阻力所需的较高压力的润滑剂供应的需要。没有限流器的本发明的轴承的操作能够通过低压输出润滑剂泵的采购和使用来减小资金成本，也减小了操作低压容量泵所需的能量消耗。

本发明的示例性实施方式包括一种轧机用流体动静压混合轴承衬套，所述轧机为具有辊颈的轧机类型。所述衬套包括大体环形的衬套壳，所述衬套壳具有用于将轧机辊颈旋转地收纳在其中的内直径表面。在所述内直径表面内限定有多个静压垫凹部。所述轴承衬套具有单独的隔离润滑剂通道，所述单独的隔离润滑剂通道与每个相应的静压垫流体连通。每个相应的润滑剂通道适于联接至单独的隔离加压润滑剂源。

本发明的另一个实施方式包括一种轧机用流体动静压混合轴承系统，所述轧机为具有辊颈的轧机类型。所述系统包括轴承衬套，所述轴承衬套具有大体环形的衬套壳，所述衬套壳又具有用于将轧机辊颈旋转地收纳在其中的内直径表面。所述轴承衬套具有限定在所述内直径表面内的多个静压垫凹部以及与每个相应的静压垫流体连通的单独的隔离润滑剂通道。单独的隔离加压润滑剂源联接至每个隔离的润滑剂通道。

本发明的又一实施方式针对一种用于对轧机机架的辊颈用轴承系统内的静压轴承进行润滑的方法。所述方法包括提供轴承衬套，所述轴承衬套具有大体环形的衬套壳，所述衬套壳又具有用于将轧机辊颈旋转地收纳在其中的内直径表面。所提供的轴承衬套还具有多个静压垫凹部以及单独的隔离润滑剂通道，所述多个静压垫凹部限定在所述内直径表面内，所述单独的隔离润滑剂通道与每个相应的静压垫流体连通。将所述轴承衬套安装在轧机机架中。为每个隔离润滑剂通道提供单独的隔离加压润滑剂源。联接每个相应的润滑剂通道和源以提供相应的润滑剂通道和源之间的润滑剂流体连通。

本发明的轧机动静压混合轴承包括带有多个静压垫凹部的轴承衬套。每个凹部具有适于联接至单独的隔离加压润滑剂源的隔离润滑剂通道。在本文的一些实施方式中，隔离加压润滑剂源由专用的加压泵出口提供。以此方式，每个静压垫凹部均具有专用的加压润滑剂供应，而该专用的加压润滑剂供应不会因轧机系统内其他轴承垫的润滑剂压力损失事件而中断。

本发明的特征可以由本领域技术人员以任何组合或子组合共同地或各别地应用。本发明的实施方式的其他特征以及由此提供的优势将参照附图中示出的特定实施方式在下文进行更详细地说明。

附图说明

本发明的教示可以通过结合附图考虑以下详细描述而被容易地理解，附图中：

图1示出了具有静压轴承垫凹部的已知的轧机用动静压混合轴承的横截面正视图；

图2示出了用于动静压混合轴承的已知的静压轴承垫加压油供应系统的示意图；

图3示出了根据本发明的示例性实施方式的轧机用混合轴承衬套的立体图；

图4和图4A示出了根据本发明的示例性实施方式的隔离润滑剂通道的可选实施方式的沿图3的4-4截取的相应的截面图，其中，该隔离润滑剂通道用于将隔离的加压润滑剂源提供至混合轴承衬套的静压垫；

图5至图7示出了根据本发明的示例性实施方式的用于混合轴承衬套的动压轴承部的隔离的加压润滑剂供应系统的可选实施方式的示意图；以及

图8示出了根据本发明的示例性实施方式的结合了混合轴承衬套和隔离的加压润滑剂供应系统的轧机机架壳体。

为了便于理解，在可能的情况下使用相同的附图标记来表示图中共用的相同元件。

具体实施方式

在考虑了以下描述之后，本领域的技术人员将会清楚地意识到，本发明的教示能够容易地用在轧机机架动静压混合轴承系统和用于这种轴承的加压润滑剂供应系统中。

轧机机架的一般结构和操作、其相关联的包括静压轴承垫的辊支承轴承以及由多个轴承垫共享的加压油供应系统之前在文中已经参照图1和图2进行了描述以及在先前将美国专利No.5,000,584和No.6,468,194通过参引并入。图3、图4和图4A示出了本发明的混合轴承衬套20的实施方式。该轴承衬套20具有大体环形的衬套壳，该衬套壳具有带有已知的巴氏合金轴承衬里材料的内直径表面24，该巴氏合金轴承衬里材料能够与旋转的轴承套16（见图1）协作形成自生动压润滑膜。轴承衬套的动压部的润滑剂供给和供应结构具有已知构型，并且为了简洁而没有在本文中详细地论述这些结构。衬套壳具有分别与限定在内直径表面24内的每个静压轴承垫凹部30、40对应的多个给油进入通道22。

在图4的实施方式中，在轴承衬套20的壳体内限定了分别与各个静压垫30、40流体连通的各个单独的隔离润滑剂通道136、146。每个润滑剂通道136、146与形成在轴承衬套20的壳体的接近其相应的轴承垫30、40的轴向端部中的给油通道22连通。每个润滑剂通道22/136和22/146适于联接至单独的隔离加压润滑剂源50，该隔离加压润滑剂源50作为供油管线示出。

在图4A的实施方式中，各个润滑剂通道22/236和22/246从轴承衬套壳20的相同的轴向端部离开，并且和图4的实施方式一样适于联接至作为供油管线50示出的单独的隔离加压润滑剂源50。

图5至图7示意性地示出了将单独的隔离加压润滑剂源50供应至每个单独的轴承垫30、40的静压轴承垫润滑剂供应系统的可选实施方式。到任一静压垫30、40的润滑剂供应流或压力的中断——这例如由垫与轧机辊颈14/轴承套16之间的静压轴承膜的破裂或油路泄露引起——其内部及自身不会使到轧机系统中的其他静压垫的供应中断，除非存在由一个或更多个润滑剂泵操作中断引起的总体加压故障。

在图5中，轴承衬套20内的每个静压轴承垫30、40由专用的分开的独立泵60提供加压润滑剂，独立泵60的各个出口64通过相应的油路50和油通道236、246联接至静压轴承垫30、40。在图6中，多出口泵160通过单独的专用出口164向单独的相应油路50和油通道236、246中的每一者提供加压润滑剂。泵160构造成使得到静压轴承垫30、40的任一润滑剂供应线路内的压力的变化不会中断到联接至泵出口164中的其他泵出口的其他润滑剂供应线路的压力供应。适用于实施本发明的的合适类型的独立多出口泵为球形止回阀泵。在图7中，四出口或四排放球形止回阀泵260通过四个独立并隔离的出口264同时向四个单独的静压轴承垫提供加压润滑剂。尽管本发明的示例性实施方式使用球形止回阀泵，但是可以使用提供一个或更多个隔离的输出的任何类型的泵，只要任何一个泵输出路线不受其他输出路线中的流量的输出压力变化的影响即可。

图8为具有一对动静压轴承10的轧机机架壳体70的示意图。所述一对动静压轴承10旋转地支承轧机的相应的辊颈。单个机架壳体70具有一对动静压混合轴承，每一个动静压混合轴承具有相应的独立并隔离的油通道136、146，油通道136、146联接至相应的隔离的加压润滑剂供应管路50。选择性地，对于总共四个供应管线50而言，每个机架壳体具有成对的四个静压凹部垫30、40，两个轴承10中的每个轴承一对凹部垫30、40。每个供应管线50均联接至四排放出口球形止回阀泵260的一出口。向球形止回阀泵入口62提供经调理（例如，过滤、冷却等）的润滑剂。因此每个机架壳体70能够配备一个独立的加压润滑剂供应泵260。

尽管已经在文中示出并详细地描述了结合了本发明的教示的多种实施方式，但本领域的技术人员能够容易地想出仍结合了这些教示的很多其他不同的实施方式。

Claims (20)

1.一种轧机用流体动静压混合轴承衬套，所述轧机为具有辊颈的轧机类型，所述衬套包括：

大体环形的衬套壳，所述衬套壳具有用于将轧机辊颈旋转地收纳在其中的内直径表面；

多个静压垫凹部，所述多个静压垫凹部限定在所述内直径表面内；以及

单独的隔离的润滑剂通道，所述单独的隔离的润滑剂通道与每个相应的静压垫流体连通，其中，每个相应的润滑剂通道适于联接至单独的隔离的加压润滑剂源。

2.根据权利要求1所述的轴承衬套，其中，每个润滑剂通道均形成在所述衬套壳内。

3.根据权利要求2所述的轴承衬套，其中，所述相应的润滑剂通道与所述衬套壳的外表面连通。

4.根据权利要求2所述的轴承衬套，其中，所述相应的润滑剂通道与所述衬套壳的轴向端部连通。

5.根据权利要求4所述的轴承衬套，其中，所述衬套壳具有两个轴向端部，所述两个轴向端分别与至少一个所述相应的润滑剂通道中的不同的一个润滑剂通道连通。

6.根据权利要求1所述的轴承衬套，所述轴承衬套在每个载荷区中具有一对静压垫凹部和一对相应的隔离的润滑剂通道。

7.根据权利要求6所述的轴承衬套，所述轴承衬套具有一对静压垫凹部和一对相应的隔离的润滑剂通道，并且其中，在所述内直径表面内限定动压轴承。

8.根据权利要求1所述的轴承衬套，其中，在所述内直径表面内限定动压轴承。

9.一种轧机用流体动静压混合轴承系统，所述轧机为具有辊颈的轧机类型，所述系统包括：

轴承衬套，所述轴承衬套具有：

大体环形的衬套壳，所述衬套壳具有用于将轧机辊颈旋转地收纳在其中的内直径表面；

多个静压垫凹部，所述多个静压垫凹部限定在所述内直径表面内；以及

单独的隔离的润滑剂通道，所述单独的隔离的润滑剂通道与每个相应的静压垫流体连通；以及

单独的隔离的加压润滑剂源，所述单独的隔离的加压润滑剂源联接至每个隔离的润滑剂通道。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，每个润滑剂通道均形成在所述衬套壳内，并且与所述衬套壳的轴向端部连通。

11.根据权利要求9所述的系统，所述系统具有一对静压垫凹部和一对相应的隔离的润滑剂通道，并且还包括限定在所述内直径表面内的动压轴承。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述隔离的加压润滑剂源是润滑剂加压泵出口。

13.根据权利要求12所述的系统，还包括单独的相应的独立泵，所述独立泵联接至每个相应的润滑剂通道。

14.根据权利要求12所述的系统，还包括泵，所述泵具有多个隔离出口，所述多个隔离出口分别联接至每个相应的润滑剂通道。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述泵为球形止回阀泵。

16.根据权利要求11所述的系统，还包括：

轧机机架，所述轧机机架具有一对轴承衬套，所述一对轴承衬套分别在其中收纳相应的轧机辊颈，

所述一对轴承衬套总共具有四个单独的润滑剂通道；以及

球形止回阀泵，所述球形止回阀泵具有至少四个隔离出口，所述至少四个隔离出口分别联接至四个相应的润滑剂通道中的每个润滑剂通道。

17.一种用于对轧机机架的辊颈用轴承系统内的静压轴承进行润滑的方法，所述方法包括以下步骤：

提供轴承衬套，所述轴承衬套具有：

大体环形的衬套壳，所述衬套壳具有用于将轧机辊颈旋转地收纳在其中的内直径表面；

多个静压垫凹部，所述多个静压垫凹部限定在所述内直径表面内；以及

单独的隔离的润滑剂通道，所述单独的隔离的润滑剂通道与每个相应的静压垫流体连通；

将所述轴承衬套安装在轧机机架中；

为每个隔离的润滑剂通道提供单独的隔离的加压润滑剂源；以及

联接每个相应的润滑剂通道和源以使它们之间流体连通。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述加压润滑剂源选自包括以下各项的组：联接至润滑剂通道的润滑剂加压泵出口、联接至润滑剂通道的单独的独立单出口润滑剂加压泵、具有连接至相应的润滑剂通道的多个隔离出口的润滑剂加压泵、或具有连接至相应的润滑剂通道的多个隔离出口的球形止回阀泵。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括：

在轧机机架壳体中设置一对所述轴承衬套，每个衬套各自具有一对静压垫凹部和一对相应的隔离的润滑剂通道并且还包括限定在所述内直径表面内的动压轴承；并且

其中，所述加压润滑剂源是至少一个球形止回阀泵，所述至少一个球形止回阀泵具有联接至相应的润滑剂通道的多个相应的隔离出口。

20.根据权利要求17所述的方法，还包括：

在所述安装步骤之前移除现有的轴承衬套；并且

其中，所述加压润滑剂源是至少一个球形止回阀泵，所述至少一个球形止回阀泵具有联接至相应的润滑剂通道的多个相应的隔离出口。

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