轧延工辊轴承润脂之磨润性能研究.pdfVIP

軋延工輥軸承潤滑脂之磨潤性能研究 本篇榮獲2005 年精密機械與關鍵零件論文比賽第一名 摘要 本研究係針對位於橋頭之國內某知名鋼鐵廠的軋延廠生產線中，其工輥軸承損壞率極高，一般 24 小時連續運轉且絕對 不許因故停止的機械的軸承定額壽命為100,000 小時以上，然其工輥軸承平均軸承壽命約為6 個月(4320 小時)左右，且該軸 承與軸承用脂均購自國外，請購時間長達500 天以上且供貨不穩定，待料情況嚴重，對於目前復甦中的鋼鐵工業相當困擾！ 故本研究係針對工輥軸承添加現用之RBG 或合作產商之LE3752 潤滑脂後進行實地量產運轉30 天與45 天測試，並於定期 保養期間，進行油脂磨潤性能分析，並對該軸承與潤滑脂壽命進行理論計算。 經理論估算工輥軸承的潤滑脂的壽命約為700 小時(約為29 天) ，若考慮軸承溫昇，當軸承使用超過30 天時，潤滑脂開 始劣化的機率大增，導致軸承壽命由10 萬小時大幅降低，建議該鋼鐵廠的工輥軸承潤滑脂換脂週期由現行的45 天調整為30 天為宜。 本計畫並提出「以顏色轉換判定潤滑脂工作溫度的方法」可以較具準確性的間接測得軸承運轉溫度，依照此法在實地量 產運轉30 日的軸承運轉溫度約介於130~140℃之間，實地運轉45 日後的軸承運轉溫度約介於150~170℃之間，本成果目前 正申請發明專利中。 1. 前言 近年來鋼鐵產業因為國際鋼價的強勁漲勢，下游鋼鐵需求量大，煉鋼與各種鋼鐵加工產業一片欣欣向榮，位於橋頭之國 內某知名鋼鐵廠的軋延廠生產線，也是每天三班制廿四小時不停的產製中。軋延生產線之工輥軸承每 45 天定期換脂並檢視 表面磨損的狀況，若發生嚴重磨損，則請購新品替換，但因該軸承係購自國外，請購時間長達500 天以上且供貨不穩定，待 料情況嚴重。然工輥兩側的滾子軸承(見圖 1)磨耗或損壞率極高，平均軸承壽命約為 6 個月左右，因此若是發生的磨損情況 較不嚴重的時候，則分別將內、外環磨損處予以研磨拋光後繼續使用。但是這種做法會擴大原有的軸承間隙，影響潤滑功能， 也影響兩側油封的密閉性能，且工輥兩側之滾子軸承所處環境是會受到軋延油噴灑侵入油封的環境，且壓延油係屬含水之乳 化油，故當油封與軸承間的間隙因舊品研磨拋光後繼續使用導致擴大，或是軸承內部所填入的潤滑脂抗水性或是附著性不佳 時，潤滑脂便更易變質而失去應有潤滑效果，導致以舊品研磨拋光後繼續使用方式之軸承壽命會更加縮短！故若能以延長工 輥兩側的滾子軸承的壽命，對於鋼鐵業者而言，是件非常值得一試的改善計畫。 2. 研究目的 本研究係針對工輥軸承與潤滑脂的磨潤性能進行理論分析與測試評估，並於定期換脂保養期間，將油品抽出進行磨潤性 能之分析，以了解工輥軸承壽命不常的原因並提出延長工輥軸承壽命之方法，並分析現況的45 天的換脂週期是否妥當。 3. 文獻探討 早在1970 年，Ｙardley 和Crump[1]便針對以潤滑脂潤滑的滾動軸承整理其失效的模式。Horth 等人[2]針對滾動軸承中 的潤滑脂溫升特性進行探討，Popinceanu 等人[3]研究6308 滾珠軸承使用鈣基與鈉基潤滑脂對疲勞壽命的影響。Raadnui[4] 提出藉由監測使用過的潤滑脂中的外來物與磨屑或是與新油相比的油脂特性大幅變化等的方式來了解滾動軸承的磨潤特 性。雖然尚有許多滾動軸承及潤滑脂進行理論或實驗探討[5-7] ，但目前尚無針對工輥軸承或潤滑脂損壞相關的研究。至於實 務上的技術經驗，因為多屬工業技術機密，無法獲得詳細的技術資料，故一般僅知潤滑油脂的基本常識與軸承選配、負荷計 算與壽命評估等的理論與經驗公式[8-11] 。 4. 研究方法 在研究方法上，經由現場溫度、負荷、轉速與工作環境的數據紀錄，並應用軸承藍圖所標示的尺寸與軸承磨潤性能與壽 命的相關公式，分析計算軸承受力與壽命；並以原使用油脂與合作產商之潤滑脂LE3752 實際應用於軋延軸承之工輥軸承前、 後的油脂磨潤特性進行實地試驗，以評估LE3752 潤滑脂應用於軋延軸承的效果並建立軋延軸承理論計算與二種潤滑脂適用 性評比，同時建立軋延廠業界相關軸承磨潤分析的可行模式。實務分析的項目包括：