Подшипниковые опоры прокатных валков

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 

А.Г. Колесников, Р.А. Яковлев 
 
 
 
ПОДШИПНИКОВЫЕ ОПОРЫ  
ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ 
 
 
Под редакцией В.И. Борисова 
 
Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н.Э. Баумана 
в качестве учебного пособия по курсу  
«Расчет и конструирование прокатных станов» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

М о с к в а  

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 

2 0 0 8  

УДК 621.822(075.8) 
ББК 34.445 
К603 
Рецензенты: Н.В. Пасечник, О.А. Ряховский  

 
Колесников А.Г., Яковлев Р.А. 
 
Ч 24 
 
Подшипниковые опоры прокатных валков: Учеб. пособие 
по курсу «Расчет и конструирование прокатных станов». — 
М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. — 68 с.: ил.  
ISBN 978-5-7038-3102-1 
Рассмотрены конструкции подшипниковых опор прокатных 
валков с подшипниками скольжения открытого типа, подшипниками 
жидкостного трения и подшипниками качения различного типа, 
а также конструкции подушек для указанных типов подшипников в 
сочетании с устройством для самоустановки валков и фиксации подушек 
в осевом направлении. Дан анализ работоспособности подшипниковых 
опор рабочих валков клетей-кварто и изложены способы 
повышения их работоспособности. 
Для студентов старших курсов, изучающих дисциплину «Расчет 
и конструирование прокатных станов». Пособие может быть использовано 
при курсовом и дипломном проектировании. 
 
УДК 621.822(075.8) 
ББК 34.445 
 
 
 

Учебное издание 

Колесников Александр Григорьевич  
Яковлев Рудольф Андреевич 

Подшипниковые опоры прокатных валков 
 
Редактор О.М. Королева 
Корректор М.А. Василевская 
Компьютерная верстка С.А. Серебряковой 

Подписано в печать 25.12.2007. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. 
Усл. печ. л. 3,97. Уч.-изд. л. 3,61. Тираж 100 экз. 
Изд. № 176. Заказ        . 

 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5 
 
 
ISBN 978-5-7038-3102-1 
 
 
    © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008 

 
К603 

ВВЕДЕНИЕ 

Подшипники прокатных станов при практически непрерывной 
работе испытывают очень высокие радиальные и осевые нагрузки 
при высокой частоте вращения.  
Высокие нагрузки обусловлены конструктивными ограничениями 
габаритных размеров подшипников и значительным уровнем 
напряжений в шейках валков при небольшой их длине [1 – 4].  
Высокая частота вращения характерна для чистовых клетей 
широкополосовых, сортовых, жестепрокатных и проволочных 
станов. В то же время в черновых клетях непрерывных станов скорости 
прокатки малы, что затрудняет применение, например, подшипников 
жидкостного трения. Основные требования к конструкции 
подшипниковых узлов: 
– удобство и быстрота разборки узла (частая смена валков); 
– высокие радиальная и осевая жесткости (повышение жесткости 
рабочих клетей); 
– беззазорные посадки деталей или предварительный выбор зазоров (
наличие динамических нагрузок при захвате полосы, обусловленных 
ударным замыканием зазоров); 
– высокое качество уплотнений подшипников для предотвращения 
вытекания смазки (близость горячего металла, воды и окалины). 

1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ  
ПОДШИПНИКОВЫХ ОПОР ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ 

При заданном диаметре валков прокатного стана диаметр шеек 
валков рассчитывают исходя из условия их прочности. Для прокатных 
станов, валки которых установлены на подшипниках 
скольжения открытого типа, диаметр шеек находят из соотношения 
d ≈ 0,6D, где D — диаметр бочки валка. Диаметры шеек валков, 
установленных на подшипниках жидкостного трения или 
подшипниках качения, определяются не только условиями прочности, 
но и габаритами подшипников. 
Следовательно, для размещения подшипников валков (бóчки 
которых соприкасаются или почти соприкасаются при прокатке) 
при заданном диаметре шеек валков конструктивно остается очень 
мало места. Кроме того, ввиду ограниченных размеров шеек валков 
в подшипниках конструктору приходится допускать чрезвычайно 
большие давления (р). Например, в подшипниках машин 
общего назначения допускаются следующие нагрузки: р ≤ 10 МПа; 
pv = 20 (МПа·м)/c. В подшипниках открытого типа для валков 
прокатных станов эти нагрузки бывают в 4 – 10 раз больше. 
Из-за ограниченных размеров шейки валка и подшипников, а 
также больших нагрузок на подшипники при прокатке к конструкции 
подшипниковых узлов прокатных станов предъявляют особые 
требования. Поэтому эти подшипники прокатных станов по своему 
внешнему виду значительно отличаются от подшипников других 
машин. 
Подшипники прокатных станов можно подразделить на две 
группы подшипников: скольжения и качения. Подшипники скольжения 
конструктивно выполняются двух типов: открытыми и закрытыми. 
Подшипники качения применяют с коническими, цилиндрическими 
и реже сфероконическими роликами. 

2. ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ ОТКРЫТОГО ТИПА 

В прокатных станах находят применение подшипники скольжения 
открытого типа как с неметаллическими, так и с металлическими 
вкладышами. 

2.1. Подшипники с неметаллическими вкладышами 

При горячей прокатке на обжимных и сортовых станах, валки 
которых установлены на подшипниках скольжения открытого типа, 
применяют интенсивное охлаждение водой как бочек, так и 
шеек валков. Вкладыши подшипников изготовляют из текстолита 
(слои хлопчатобумажной ткани, пропитанные фенолформальдегидной 
смолой и спрессованные в горячем состоянии в пресс-
формах). Пока еще находят применение такие материалы, как лиг-
нофоль и лигностон (на основе древесины) [5]. 
Стандартные образцы, вырезанные из плит текстолита, должны 
иметь следующие физико-механические показатели [2]: 
Предел прочности, МПа, не менее: 
при сжатии параллельно слоям ..........................................110 
при раскалывании по слоям..................................................30 
Твердость по Бринеллю.............................................................280 
Плотность, г/см3 ................................................................1,3…1,4 
Износ, мг......................................................................................11 
Модуль упругости, МПа............................................... (5…11)⋅103 
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°С) ................. 0,23…0,25 
Теплостойкость, °С....................................................................140 
Низкая теплопроводность подшипников, изготовляемых из неметаллических 
материалов, вызывает необходимость отвода теплоты, 
возникающей в результате трения. От условий отвода теплоты 
и качества подводимой смазки зависит и максимально 
допустимая нагрузка на подшипник.  
Неметаллические вкладыши (текстолитовые и др.) в зависимости 
от условий и режима работы смазывают водной эмульсией или водой. 
Подшипники с неметаллическими вкладышами необходимо охлаждать, 
чтобы они работали при температуре не выше 60…80 °С, 
так как при более высокой температуре начинается их интенсивное 
разбухание, а в дальнейшем обугливание. Водно-масляную 

эмульсию обычно применяют, когда, например, морская вода не 
может быть использована из-за ее коррозионных свойств. 
Количество воды, необходимое для охлаждения и смазки текстолитовых 
подшипников, должно быть не меньше 10 м3/мин на  
1 м2 площади вкладыша [3]. Температура воды, применяемой для 
охлаждения и смазки подшипников, должна быть в пределах 
14…18 °С. При более высокой температуре увеличивается износ 
подшипников и уменьшается их долговечность. 
Подшипники из текстолита характеризуются чрезвычайно  
малым коэффициентом трения (в 10 – 20 раз меньшим, чем бронзовые), 
который при больших скоростях вращения почти равен 
коэффициенту трения роликовых подшипников. Например, коэффициент 
трения бронзовых подшипников равен 0,06…0,10; роликовых — 
0,002…0,005; текстолитовых — 0,004…0,006. 
Подушки с цельнопрессованными текстолитовыми вкладышами, 
установленными на блюминге 1150, показаны на рис. 1. Текстолитовые 
вкладыши 1, воспринимающие радиальное давление, закреплены в 
кассете 2 планками и болтами. С наружной стороны текстолитовые 
вкладыши укрепляют металлическим кольцом. Текстолитовые фланцы 
4, соприкасающиеся с валком по галтели шейки, изготовляют отдельно 
и закрепляют в специальных расточках кассеты со стороны бочки валка.  
Осевую регулировку валков и поджатие текстолитовых фланцев 
к торцу бочки валка осуществляют осевым перемещением кассеты 
в подушке с помощью затяжки болтов 3. Для поддержания 
верхнего валка при холостом ходе у верхней подушки предусмотрена 
нижняя подвеска 5, в которой таким же способом установлены 
и закреплены вкладыши 6. У подушки нижнего валка предусмотрена 
крышка 7 с небольшими текстолитовыми вкладышами.  
Для предохранения шеек валков от окисления при длительных 
перерывах в работе стана к шейкам подводится густая смазка.  
С целью сохранения линии прокатки на одном и том же уровне по 
отношению к роликам рольганга после переточки валков под нижнюю 
кассету подкладывают сменные прокладки 8. Правая нижняя 
подушка (по ходу прокатки) соединена с левой с помощью проушин 
9 и присоединена к механизму для извлечения комплекта 
валков. Верхняя подушка при смене валков (при перевалке) останется 
подвешенной к пяте нажимного винта, а верхний валок со 
своей нижней подвеской 5 будет лежать на нижнем валке.  

Рис. 1. Подушки с цельнопрессованными текстолитовыми 
вкладышами валков блюминга 1150: 
1 — текстолитовые вкладыши; 2 — кассета; 3 — болты; 4 — текстолитовые 
фланцы; 5 — нижняя подвеска; 6 — вкладыши; 7 — 
крышка с вкладышами; 8 — сменные прокладки; 9 — проушины 

При скорости скольжения более 2 м/с и смазывании водой коэффициент 
трения в текстолитовых подшипниках снижается до 
0,005…0,006. Количество воды, подаваемое к текстолитовым подшипникам, 
должно быть не менее 0,75 л/мин на 1 см2 поверхности 
вкладыша. Расположение вкладышей в подшипниках двух- и трех-
валковых клетей показано на рис. 2. 
 

 
а 
 
 
б 

Рис. 2. Расположение вкладышей в подшипниках (а) двух-
валковых и (б) трехвалковых клетей 

 
Основные вкладыши устанавливают в соответствии с направлением 
силы прокатки. У среднего валка трехвалковых клетей основные 
вкладыши устанавливают над и под шейками. В подшипнике 
верхнего валка необходимо предусмотреть под его шейкой 
дополнительный вкладыш для восприятия веса валка при холостом 
ходе. В подшипниках нижнего валка вкладыши над шейками 
отсутствуют: шейки сверху закрыты защитным кожухом. Подшипники 
применяют цельноштампованными. 
Применяют два типа вкладышей: 
тип А (d = 210…750, h = 25…290, L = 160…750) — вкладыши с 
отъемным фланцем, они могут быть выполнены с прямыми кромками 
и со скошенными кромками (рис. 3, а). Фланцы изготовляют 
без среза углов и со срезанными углами (рис. 3, б); 
тип Б (d = 150…230, h = 20…225, L = 160…240) — вкладыши, 
выполненные заодно с фланцем (рис. 3, в). 

а 

 
б 

 
в 
 
Рис. 3. Типы вкладышей: 
а — вкладыши типа А с отъемным фланцем с прямыми и со скошенными кромками; 
б — фланцы к вкладышам типа А без среза углов и со срезанными углами; 
в — вкладыши типа Б, выполненные заодно с фланцем 

Заготовки вкладышей поставляют без механической обработки 
резанием. Припуски на обработку определяет завод-изготовитель, 
который гарантирует получение прессованных вкладышей в пределах 
размеров вкладышей, предусмотренных чертежом. Вкладыши 
в тангенциальном направлении укрепляют планками, а в осевом 
они удерживаются заплечиками кассеты. 
Основные преимущества подшипников с текстолитовыми 
вкладышами: 
– простота конструкции, смазывания, удобство разборки и 
сборки; 
– высокая нагрузочная способность; 
– не требуется самоустановка подушек. 
Основной недостаток этих подшипников заключается в их малой 
жесткости, что затрудняет настройку стана и получение проката 
требуемой точности. 

2.2. Подшипники с металлическими вкладышами 

Эти подшипники пока еще применяют в тонколистовых станах 
штучной прокатки [5]. Температура шеек валков достигает 300 °С 
и более. В качестве материала для вкладышей используется бронза 
Бр. ОЦС6-6-3 или графитизированная сталь.  
У тонколистовых станов штучной прокатки приводным является 
нижний валок, а верхний — холостой. Соответственно этому вкладыши 
устанавливают только в направлении сил прокатки. Для 
обеспечения параллельности осей валков при передаче крутящего 
момента только через один валок предусматривают дополнительные 
боковые вкладыши. Форма основных вкладышей может быть 
прямоугольной, пятигранной или цилиндрической. Цилиндрическая 
форма обеспечивает наибольшую экономию металла вкладыша. 
Следует отметить, что в настоящее время в различных отраслях 
машиностроения [6] получают все большее распространение 
биметаллические подшипники с вкладышами из алюминиевых антифрикционных 
сплавов. Их изготовляют двумя методами: литьем 
и одновременной прокаткой алюминиевого сплава со сталью или 
другими прочными материалами (дюралюминий, титан и др.). Последний 
метод наиболее перспективен, поскольку позволяет автоматизировать 
производственный процесс.