冷轧钢带作为汽车、建筑、建材等行业主要材料之一,主要采用多辊森吉米尔轧机来轧制,而多辊森吉米尔轧机上最关键的零部件之一就是高精度背衬轴承,该轴承不仅传递转速,还承担轧制力。背衬轴承的可靠性是轧机正常运行的保障,而在背衬轴承的应用中,给定结构尺寸条件下的接触性能和多套组配条件下的服役性能是影响钢板轧制质量的关键因素。因而,对背衬轴承的组配和服役状态进行深入研究具有重要意义。本文以典型二十辊森吉米尔轧机背衬轴承为研究对象,建立了单双接触形式下的背衬轴承接触力学模型以及轧辊-成组轴承系统接触机理仿真模型,用有限元方法模拟森吉米尔轧机的复杂传力系统及其传力过程中所引发的轧辊及背衬轴承接触应力和弹性变形变化。本文所开展的研究内容及获得的研究成果如下:1)首先建立单套背衬轴承和中间辊两种典型的接触力学模型,采用有限元方法对两模型进行求解,对比分析了不同接触形式、不同轧制力条件下背衬轴承外圈的接触压力分布情况,以及内外滚道上的应力和变形分布情况。2)随后基于单辊和双辊接触方式轧辊-轴承接触模型和分析结果,建立了鞍座、支承辊、组配轴承和中间辊系统接触机理分析模型,研究了支承辊装置和中间辊之间的接触性能,以及辊系变形对组配轴承内部接触应力分布的影响。3)利用所建立的单轴承-轧辊接触力学模型以及组配轴承-轧辊系统接触机理仿真模型,分别分析了不同滚子布置方式、不同滚子修型坡长、坡深参数以及外圈壁厚差参数对轧辊挠曲变形以及背衬轴承内部应力分布的影响,为给定工况下的支承辊轴承组配设计要求及背衬轴承的结构设计提供依据,从轴承接触和服役性能角度给出了初步的背衬轴承滚子修型与壁厚差结构设计的优化建议。4)从模拟性能试验和实际装机试验两个方面对单套和组配轴承及其组件的使用性能做了验证和研究。通过模拟轴承在钢厂的使用工况对轴承的设计和制造情况予以验证,获得了轴承的运转温度、振动噪音等情况,在轴承模拟性能试验通过以后,再次对背衬轴承的实际装机运行进行二次验证。本文分别从背衬轴承本身以及多套背衬轴承组配角度研究了轧辊-轴承系统的接触性能,所建立的模型克服了类似轧机轧辊分析模型中不考虑轴承实际结构尺寸的弊端,揭示了背衬轴承在轧辊系统工作过程中的接触机理,对背衬轴承本身的结构设计以及多套轴承的关键组配参数提出了优化建议并进行了相关验证实验。