自80年代以來，國內(nèi)外大型板帶熱（冷）連軋機均配置了彎輥裝置，普遍存在工作輥軸承壽命短，甚至發(fā)生燒熔事故，使得維修工作量增加，作業(yè)率降低，成本提高，造成巨大的經(jīng)濟損失，嚴重困擾著軋制生產(chǎn)。目前，準確計算和測量單列滾動軸承承載時的載荷分布是比較困難的事，探索多列滾動軸承載荷分布乃是世界上許多研究者倍加關(guān)注的問題。軋機軸承屬多列滾動軸承，由于軋機載荷大和輥系空間小等條件限制，軸承座必須是比較單薄的結(jié)構(gòu)。這種特殊的結(jié)構(gòu)必然使軸承載荷分布發(fā)生變化。R. L. Ebaugh和J. V. Poplawski曾在Iron & Steel Engineer上撰文論述了操作條件和維護與工作輥軸承性能之間的關(guān)系，給出了采用非接觸問題的有限元法的計算結(jié)果，該結(jié)果與實際尚有較大差距，并且沒有實驗驗證。目前有關(guān)對軋機軸承載荷分布的測量報道較少，主要是由于軋機軸承系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，又要在運轉(zhuǎn)狀況下測量工作載荷，使測試難度增大。關(guān)于對熱連軋機軸承徑向載荷分布的測試，尚未見報道。軋機屬于重載機構(gòu)，計算軋機軸承載荷應(yīng)考慮到構(gòu)件變形、不均勻溫度場、間隙、沖擊、摩擦與潤滑等因素的影響。在一些重載機構(gòu)或構(gòu)件剛性相對較小的機構(gòu)中，構(gòu)件的變形將顯著影響機器的運行行為。因此，設(shè)計這類機構(gòu)時，必須納入構(gòu)件變形的影響，以使所設(shè)計的機構(gòu)在負載狀態(tài)仍能保持剛性構(gòu)件假設(shè)下所具有的運動、承載特征。軋輥為彈性體，受載彎曲是不可避免的，因而傳統(tǒng)四輥軋機的工作輥軸承中存在嚴重的偏載行為。這一問題長期以來一直沒有引起人們的足夠重視，由此引發(fā)的軸承低壽命、異常燒損和疲勞剝落等損失。經(jīng)過十多年的探索，我們利用軋機綜合自位理論對軋機軋軸承約束機構(gòu)進行了全面改造，從根本上解決軋機燒損軸承問題。該方法為多列軸承均載特性研究創(chuàng)出了一條新路，為提高大型軋機設(shè)計技術(shù)和軋鋼生產(chǎn)質(zhì)量創(chuàng)造了條件。理論分析和現(xiàn)場試驗結(jié)果都充分驗證了自適應(yīng)均載裝置的合理和正確性。該方法為多列軸承均載特性研究創(chuàng)出了一條新路，為提高大型軋機設(shè)計技術(shù)和軋鋼生產(chǎn)質(zhì)量創(chuàng)造了條件。 本成果是針對延長軋機軸承壽命開展了軋機軸承載荷特性理論研究、工程測試研究及軋機軸承自適應(yīng)均載等方面的研究。 在國家科技部、山西省科技廳和寶鋼的項目支持下，完成了軋輥軸承和軸承座的受熱和受力分析、軋機工作輥軸承易損的新理論研究、軸承座及軸向固定裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸承座及軸向固定裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸承及軸承座載荷分布及溫度分布的理論研究、試驗研究及工業(yè)考核等工作。在以下幾方面獲得了創(chuàng)新性成果。 （1）用三維彈性有摩擦接觸邊界元法專用程序分析彎輥力作用下的軸承的負荷特性，用邊界元法或有限元法分析軸承的熱變形，在此基礎(chǔ)上，研究并發(fā)現(xiàn)了工作輥多列軸承偏載及各列偏載狀況； （2）用軋機綜合自位理論發(fā)明出新型軸承座約束桿系機構(gòu)，在彎輥力和軸向力聯(lián)合作用下，既能軸向固定軋輥且能保證自位性能； （3）研制出軸承座與彎輥柱塞間的聯(lián)接副代替原高速機構(gòu),即可保證軸承座自位又可增強承受彎輥力能力。 （4）優(yōu)化軸承座鏜孔曲線，使其在高速下受熱變形后各列軸承間隙相同，保證均載。 （5）給出了軸承各列輥子徑向載荷、工作輥軸向力，軸承座及軸承溫度等測量技術(shù)； 該研究為從根本上解決了大型軋機軸承壽命短的問題奠定了理論基礎(chǔ)，成果已用于寶鋼2050熱連軋機上，有效地解決了軋機組合軸承長期困擾的短壽燒損問題。經(jīng)現(xiàn)場在線對比測試顯示，本裝置將組合軸承原偏載系數(shù)偏載系數(shù)1.47降低至1.04；原偏載率下降80%以上，將進口德國SKF組合軸承壽命由3209小時提高至10670小時，國產(chǎn)瓦房店組合軸承壽命由1300h提高到4120小時，以取得了顯著的經(jīng)濟效益，并對我國實現(xiàn)大型板帶軋機成套設(shè)備國產(chǎn)化具有重要意義。 該項研究獲得專利4項（發(fā)明專利1項、實用新型專利3項），在機械工程學(xué)報、工程力學(xué)等一級學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文20余篇。取得了良好的社會效益。