[发明专利]轧机用动静压混合轴承衬套和润滑系统

说明书

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。