萬能軋機軋輥軸承失效原因分析及使用維護

付輔江

摘　要：軋輥軸承是軋機部件中比較容易磨損和損壞的部件，在軋機生產(chǎn)中，軋輥軸承既保證了軋輥轉(zhuǎn)動的平順性，同時也起到限制軋輥位置，避免軋輥偏移的作用。因此，軸承的磨損和損壞會直接影響軋制精度和軋機的運行，導致出現(xiàn)殘次品或是生產(chǎn)停滯等問題。本文結(jié)合生產(chǎn)實際，對萬能軋機軋輥軸承失效的原因進行了分析，并提出了日常保養(yǎng)維護的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：萬能軋機；軋輥軸承；磨損失效；原因分析；日常維護

隨著軋制生產(chǎn)線產(chǎn)能的提升和用戶對軋制產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，軋輥軸承作為關(guān)系軋機設備良好穩(wěn)定運行的重要零部件，它的使用與保養(yǎng)維護問題也日漸突出。軋機軸承是萬能軋機中主要的消耗件和易損件，在軋機生產(chǎn)中，軋輥軸承既承受著軋件傳遞給軋輥的巨大的軋制力，同時也承受軋輥轉(zhuǎn)動時帶來的摩擦力，因此，軋輥軸承的磨損問題是比較嚴重的。軋輥軸承的磨損和損壞會導致軋輥發(fā)生軸向和徑向的竄動，使軋制精度出現(xiàn)較大偏差，甚至還會造成軋機設備的停滯，使生產(chǎn)受到影響。針對軋機運行中軋輥軸承常見的失效問題，加強對軋輥軸承的保養(yǎng)維護是十分必要的，對提高萬能軋機的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本都有重要作用。

一、軋輥軸承的工作特點

1、萬能軋機軸承系的基本構(gòu)成。萬能軋機軋輥系由一對水平輥和一對立輥組成，每個軋輥兩側(cè)都對應有兩個軸承座，軋輥軸承布置在軋輥兩側(cè)的軸承座內(nèi)徑上，與軋輥軸頭相配合，主要起到支撐軋輥并協(xié)助軋輥轉(zhuǎn)動的作用。四列圓珠滾子軸承具有較小的徑向尺寸，良好的機械強度和抗沖擊性能，可在承受巨大軋制力的工況下保持軋輥的穩(wěn)定和平順轉(zhuǎn)動。在軋輥的非驅(qū)動側(cè)裝有一套承受軋輥軸向力，防止軋輥軸向移動的雙列圓錐止推軸承；萬能精軋機軋輥驅(qū)動端設有一套單列圓柱滾子外置軸承，用來承受彎輥力；立輥軸承為背靠背安裝的雙列圓錐滾子軸承。

2、萬能軋機軋輥軸承的工作特點。與一般機械設備的軸承相比，軋輥軸承主要具有以下工作特點：

（1）受力較大。軋輥軸承與軸承座為軋輥的支撐機構(gòu)，在軋制過程中，軋件對軋輥的反作用力會全部傳遞至軸承座與軸承上，因而其承受的軋制力作用力是非常大的。由于軸承座外形尺寸受限，不能大于輥身Z小直徑，且輥頸長度又短，所以軸承上的單位荷載很大，其承受的單位壓力可高達2000～4800MP，是普通軸承的數(shù)倍；pv值是普通軸承的3~20倍。因此，要求軋輥軸承必須具有極高的強度。

（2）運轉(zhuǎn)速度快。萬能軋機出口速度可達每秒數(shù)十米，在較高的軋輥運轉(zhuǎn)速度下，對軸承的潤滑效果和耐磨性都有很高的要求。

（3）工況環(huán)境惡劣。首先，軋輥軸承需要承受軋制生產(chǎn)中較高的工況溫度；其次，軋制時環(huán)境中還存在有許多污水、氧化鐵皮等雜質(zhì)物顆粒，這些雜質(zhì)物顆粒如果進入軸承內(nèi)，則會使軸承潤滑受到污染，并導致軸承磨損加劇。因此，在軋制生產(chǎn)的惡劣工況環(huán)境下，要求軸承具有良好的潤滑性和較高的密封性。

綜上所述，對軋輥軸承的基本要求是強度高、承載能力大、摩擦系數(shù)小、耐沖擊，可適應不同速度下的工作；結(jié)構(gòu)方面，要求徑向尺寸應盡量小，具備良好的潤滑條件、冷卻條件和密封性。

二、軋輥軸承失效形式及原因分析

軸承屬于軋機部件中的易損件和消耗件，經(jīng)過一定的使用周期后就會因磨損嚴重而失效報廢，但如果潤滑和維護不到位，則會加快軸承的磨損，降低其使用壽命，使其提前失效。軸承失效的原因主要為潤滑不良、雜質(zhì)污染和裝配不當，這三類原因占到了軸承失效原因的70％以上。軋輥軸承幾種典型的失效形式及其原因分析如下：

1、典型的疲勞損壞。主要表現(xiàn)為軸承滾道與滾動體表面出現(xiàn)斷裂變形，并有材料剝落，同時會造成軋輥運轉(zhuǎn)不良，軋輥出現(xiàn)比較大的軸向或徑向竄動，設備振動明顯；軋輥軋制時，有時還會伴有尖銳刺耳的金屬摩擦聲。其原因是軸承達到設計使用壽命，出現(xiàn)疲勞磨損。當軸承達到設計使用壽命時，必須要對其進行更換。如果日常潤滑保養(yǎng)不當，超載使用或是裝配不良，軸承未達到設計使用壽命時就會出現(xiàn)疲勞損壞，此時就應根據(jù)使用情況提前更換新件。

2、出現(xiàn)腐蝕痕跡。主要表現(xiàn)為軸承表面出現(xiàn)紅褐色銹跡，在滾道、滾珠和保持架上有渣狀物，設備運行時振動和磨損增大，出現(xiàn)預載減小或游隙增大。水或其他具有侵蝕性介質(zhì)的侵入是導致軸承出現(xiàn)腐蝕的根本原因，同時也與軸承的潤滑密封不良有關(guān)。解決措施首先應減少水、污垢等與軸承的接觸，周圍環(huán)境中不存放帶有腐蝕性的物質(zhì)；再者就是要提高軸承的密封性，使用耐潮潤滑油與帶密封的軸承。

3、外界顆粒物污染。外界顆粒物的黏附往往會在軸承外套的承載區(qū)產(chǎn)生凹痕或剝落，有的凹痕還存在邊緣凸起的情況，繼而?軸承表面變得粗糙；如果外界硬度較高的顆粒物進入軸承滾道或滾珠內(nèi)，不僅會污染潤滑油，同時在軸承運轉(zhuǎn)時會導致滾珠與滾道磨損的加劇，并使?jié)L道出現(xiàn)凹痕。外界顆粒物的侵入可能是軸承裝配或是注入潤滑油時帶入的，也有可能是在設備運轉(zhuǎn)中密封磨損導致的。防治措施：首先在軸承裝配環(huán)節(jié)應保證周邊環(huán)境和裝配工具的清潔，安裝前才能打開軸承包裝；在設備潤滑保養(yǎng)前，要保證潤滑油的潔凈，有污染可能的應對潤滑油進行過濾后再注入；軋機工作場所應遠離磨削加工，經(jīng)常性地檢查并更換軸承密封系統(tǒng)。

4、過熱損傷。在較高的工況溫度下，過熱損傷也是軋輥軸承比較典型的失效原因之一，外在表現(xiàn)是軸承滾動體、套圈與保持架變藍褪色，軸承滾動體和套圈發(fā)生塑性形變，在受熱膨脹作用下，軸承有卡死的可能。軋輥軸承轉(zhuǎn)速的提高和軋制負荷的增大都會造成軸承的過熱現(xiàn)象，特別是在軸承工作游隙縮小，設備高速、超載運行和潤滑不良的情況下，軸承很容易出現(xiàn)過熱損傷，甚至可能直接報廢。防治措施：一是適當調(diào)整和加大軸承的游離間隙，降低運轉(zhuǎn)阻力；二是改善軸承潤滑狀態(tài)，避免過潤滑和潤滑劑貧乏，保證軸承靈活轉(zhuǎn)動；三是避免設備超速、過載運行，減小軋件、軋輥對軸承的交變荷載沖擊；四是在有外部熱源的情況下，確保均勻緩慢加熱。

5、軸承打滑。表現(xiàn)為軸承表面出現(xiàn)麻點，發(fā)生蠕變。原因是軸承配合游離間隙過大，滾珠與滾道間摩擦力不足；在低承載區(qū)內(nèi)，滾珠在滾道上打滑，并在進入承載區(qū)時加速；設備運行時快時慢，急劇變速。防治措施：適當調(diào)整減小軸承游隙；使用承載能力較低的軸承，設備運行階段保證足夠大的荷載；改善潤滑劑。

6、潤滑不良。表現(xiàn)為在高承載區(qū)壓力拋光，低承載區(qū)滾道暗灰。造成潤滑不良的原因：一是潤滑劑使用不充足，質(zhì)量不佳；二是設備運行溫度過高，致使?jié)櫥瑒┱掣浇档?，潤滑失效；三是水與外界雜質(zhì)的侵入，由于軸承端面密封不嚴，冷卻除鱗水、氧化鐵皮等雜質(zhì)因軸承座端蓋與轉(zhuǎn)動件支持環(huán)的相對轉(zhuǎn)動，很容易進入軸承座內(nèi)和軸承游隙空間，繼而造成潤滑油的乳化變質(zhì)和黏度下降，使軸承磨損加劇，嚴重的會導致燒輥事故。防治措施：提高潤滑劑質(zhì)量，使用高黏度潤滑劑；保證潤滑劑供應充足，涂抹均勻；提高密封系統(tǒng)的防水性能。

7、劃痕。表現(xiàn)為圓錐滾子和圓柱滾子軸承的滾道在軸向上帶有邊緣隆起，深淺不一的劃痕，劃痕通常按滾子間距分布。主要原因為軸承安裝時，內(nèi)、外套圈不同軸。對此問題，主要應從設備裝配環(huán)節(jié)入手，合理使用安裝工具，嚴格按步驟流程操作，如有條件可在安裝時旋轉(zhuǎn)軸承，以確定軸承內(nèi)、外套圈配合與對中是否良好。

8、軸承套圈軸向斷裂。軸承套圈軸向斷裂可發(fā)生在軸承運轉(zhuǎn)過程中，也可發(fā)生在軸承的拆卸環(huán)節(jié)。原因是軸承套圈與軸配合過緊或是受力不均勻，長期運轉(zhuǎn)易導致軸承套圈撕裂；再者也可能是外部熱應力不均所致。防治措施：改善軸承潤滑質(zhì)量；合理調(diào)整軸承套圈位置，避免與周圍部件對磨；改善套圈質(zhì)量，使用強度與耐磨性更佳的滲碳鋼材質(zhì)套圈軸承。

三、軋輥軸承的使用及維護措施

1、使用前的注意事項。軸承安裝使用前不可打開包裝，以避免外界環(huán)境雜質(zhì)污染軸承；裝卸時要輕拿輕放，避免劇烈碰撞和摩擦而使軸承損壞。軸承部件應存放在干燥、無腐蝕性物質(zhì)的場所，長期存放超過防銹期未使用的，應采取必要的清洗和防銹處理。

2、改善軸承使用過程中的潤滑條件。一是要保證油路暢通，使軸承得到充足的潤滑劑供應。下線裝配軋輥時要仔細檢查軸承潤滑情況，對于潤滑不良的應分析原因，采取疏通和緊固措施，對于油管破損無法修復的應予以更換。二是選擇高品質(zhì)的潤滑油，根據(jù)軋輥軸承使用工況宜采用耐高溫、耐水的鋰基脂，適時定量加脂潤滑，同時還應根據(jù)季節(jié)溫度變化選擇合適的潤滑脂標號；下線裝配和更換軋輥時，清除軸承座中所含雜質(zhì)后再添加適量清潔的潤滑脂。

3、加強對軸承系的日常檢查保養(yǎng)。軸承座下線后應重新加入潔凈的潤滑脂，加脂時應以新脂從出口溢出為止。排出的舊潤滑脂中如發(fā)現(xiàn)里面有鐵粉等異物時，必須分解檢查；如發(fā)現(xiàn)其中含有較多水分時，則應對密封圈進行分解檢查，確保密封圈唇部、推力環(huán)及補充環(huán)密封圈滑動面沒有異物或擦傷，異常情況下應更換密封圈。此外還應做好對軸承的定期檢查，將軸承從座內(nèi)取出，進行清洗、檢查和調(diào)換負荷位置。

4、使用中在線監(jiān)測軋輥軸承溫度。以往軋輥軸承的損壞都是以電機電流大小為依據(jù)的，當電流超過要求時，往往軸承的損壞已非常嚴重或是已報廢，并且換輥也會影響生產(chǎn)。為及時發(fā)現(xiàn)軸承磨損情況，可采取在線監(jiān)測軸承溫度的辦法，生產(chǎn)中利用測溫槍定時測量軸承溫度，發(fā)現(xiàn)溫度異常時及時向生產(chǎn)調(diào)度匯報，提前做好換輥準備，利用計劃檢修時間換輥，從而避免因軸承損壞造成的非計劃誤時。

四、結(jié)語

軋輥軸承是關(guān)系軋機生產(chǎn)的關(guān)鍵性部件，在惡劣的工況環(huán)境下同時也是易于損壞的部件。對此，應對軋輥軸承使用中出現(xiàn)的異常情況做好防范措施，加強對軸承的日常維護，才能減少軸承失效問題的發(fā)生，延長軸承使用壽命，從而保證生產(chǎn)，降低成本消耗。

（來源：河北企業(yè)）