鋁箔軋機(jī)工作輥操作側(cè)軸承燒損原因分析

王鵬

（徐州市四方鋁業(yè)有限公司）

摘　要：針對(duì)1550鋁箔軋機(jī)頻繁出現(xiàn)工作輥操作側(cè)軸承燒損的現(xiàn)象，對(duì)造成工作輥軸承失效的原因進(jìn)行分析，有針對(duì)性地制訂出對(duì)策及方案，有效地減少了軋機(jī)非正常停機(jī)時(shí)間，消除了設(shè)備火災(zāi)隱患，保障設(shè)備有效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：軋機(jī)；工作輥軸承；燒損

0　前言

我公司的φ 260㎜/φ 660㎜×1550㎜鋁箔粗中軋機(jī)為萬能鋁箔軋機(jī)，由洛陽有色金屬加工設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。2005年投產(chǎn)時(shí)，工作輥傳動(dòng)側(cè)軸承采用兩列短圓柱滾柱軸承（型號(hào)：130RV2001JIS5/130×200×125NSK）和單列四點(diǎn)接觸球軸承（型號(hào)：6024/120×180×28 NSK）配置，操作側(cè)軸承采用兩列短圓柱滾柱軸承（型號(hào)：130RV2001 JIS5/ 130×200×125 NSK）和單列角接觸球軸承（型號(hào)：QJ1024 M P5/120×180×28 NSK）配置。在設(shè)備調(diào)試和軋制工藝固化過程中，發(fā)現(xiàn)操作側(cè)軸承易燒損，將角接觸球軸承調(diào)整為四點(diǎn)接觸球軸承，工作輥軸承的使用壽命趨于合理范圍。

進(jìn)入2015年，由于市場(chǎng)原因，設(shè)備開工嚴(yán)重不足，卻頻繁發(fā)生工作輥操作側(cè)軸承異常燒熔及過早疲勞破壞現(xiàn)象，出現(xiàn)滾動(dòng)體被燒熔、軸承內(nèi)圈與輥徑粘連無法拆卸等事故，上工作輥尤其嚴(yán)重， 有時(shí)一套軸承的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間不足20h即報(bào)廢，嚴(yán)重影響了車間生產(chǎn)。僅6~10月份，就出現(xiàn)20次，其中導(dǎo)致火警2次，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，損耗的20套四點(diǎn)接觸球軸承，生產(chǎn)廠家有SKF、NSK、HRB、ZWZ等。本文僅對(duì)工作輥  操作側(cè)四點(diǎn)接觸球軸承失效原因進(jìn)行研究。

1　原因分析

從1550鋁箔軋機(jī)工作輥操作側(cè)軸承裝配圖可以看出，由兩列短圓柱滾柱軸承承受徑向載荷， 軸向載荷由單列四點(diǎn)接觸球軸承承受，因該軸承的外環(huán)與座孔之間留有足夠的間隙，使得該軸承不承受徑向載荷，全部軸承均采用油霧潤(rùn)滑。

1.1 軸向力的影響

通常四輥軋機(jī)兩支承輥軸線所在的平面與兩工作輥軸線所在的平面不重合（可逆軋機(jī)除外），工作輥偏移出口方向一定的距離，1550鋁箔軋機(jī)為3㎜，這種位置關(guān)系是通過牌坊窗口來保證的。操作側(cè)軸承座工作時(shí)受到軋輥、彎輥柱塞、軸向擋板和機(jī)架的約束，理想狀態(tài)下，工作輥上產(chǎn)生的軸向力是很小的，約為軋制力的0.5%～1%。通常認(rèn)為：軋件的厚度（橫截面）不同、工作輥和支承輥磨損不均勻、工作輥和支承輥的配對(duì)公差和圓跳動(dòng)超差導(dǎo)致軋輥之間的旋轉(zhuǎn)軸線不平行、工作輥和支承輥軸承座與牌坊在熱平衡狀態(tài)下間隙過大等是軋制時(shí)產(chǎn)生軸向力的主要因素。當(dāng)軋輥交叉角達(dá)到0.05°時(shí)，所引起的Z大軸向力可達(dá)軋制力的5%[1]，會(huì)嚴(yán)重超過軸承Z大負(fù)載能力，造成軸承燒損。

1.2 軸承潤(rùn)滑不足

一般鋁箔軋機(jī)為高速高溫軋制，生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生熱量較大，油霧潤(rùn)滑可以均勻地潤(rùn)滑到各個(gè)摩擦副，加之壓縮空氣比熱小，流速高，易帶走摩擦熱，油耗低且還有一定的密封作用，通常鋁箔軋機(jī)采用油霧潤(rùn)滑。油霧潤(rùn)滑不良，就會(huì)導(dǎo)致軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生巨大熱量，軸承滾珠受熱膨脹，造成軸承間隙減少，從而擠壓軸承內(nèi)外環(huán)，導(dǎo)致滾珠磨損加劇，軸承潤(rùn)滑量不足，無法及時(shí)帶走軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的熱量，Z終引起軸承抱死，甚至引起軋機(jī)火災(zāi)。

1.3 工作輥軸承箱裝配不當(dāng)

鋁箔產(chǎn)品對(duì)板形及表面質(zhì)量要求非常高，軋機(jī)需要經(jīng)常更換工作輥，對(duì)軸承箱進(jìn)行多次拆卸。拆裝軸承箱時(shí)，要充分注意軋輥軸承游隙。軸承游隙的控制相當(dāng)重要，因?yàn)檐堓佋诟咚龠\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，游隙的大小對(duì)軸承的疲勞壽命、溫升、噪聲、振動(dòng)等都有很大的影響。從溫升方面考慮， 當(dāng)游隙過大時(shí)，會(huì)造成摩擦力不均勻，從而導(dǎo)致軸承局部疲勞損傷，降低軸承的使用壽命；當(dāng)游隙過小時(shí)，軋機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承滾珠滑動(dòng)摩擦嚴(yán)重，磨損加劇，軸承溫度迅速升高，造成軸承燒結(jié)，軋機(jī)裝入新工作輥開機(jī)后很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生軸承抱死。

1.4 軸承本身質(zhì)量的原因

軸承本身質(zhì)量有問題也是引起軋輥軸承抱死的原因之一，有時(shí)在拆下工作輥抱死軸承后，會(huì)發(fā)現(xiàn)圓錐滾子軸承的保持架完全碎裂，這種情況可以斷定是軸承本身質(zhì)量問題而造成的。通過多次實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，如果軸承的保持架有細(xì)微裂紋，繼續(xù)使用則使軸承高速旋轉(zhuǎn)并承受負(fù)荷的狀態(tài)下， 保持架斷裂并使?jié)L子無法正常轉(zhuǎn)動(dòng)，引起軸承燒傷，Z后導(dǎo)致軸承抱死。

1.5 鋁箔軋制工藝的影響

鋁箔軋制過程中對(duì)工作輥彎輥和傾斜的使用比較頻繁，特別是鋁箔粗軋機(jī)，在開坯道次坯料板形較差時(shí)，傾斜力使用過大，或者坯料太窄，彎輥對(duì)邊部波浪效能不足，以及突發(fā)斷帶情況， 會(huì)導(dǎo)致軸承承受的軸向負(fù)荷過大，易損壞并導(dǎo)致軸承抱死。隨著坯料質(zhì)量和軋制工藝的不斷提高和改進(jìn)，該原因造成的工作輥軸承燒損已經(jīng)很少發(fā)生。

2　對(duì)策分析及方案

2.1 降低軸向力

（1）由于換輥的需要，軸承座與牌坊窗口間存在1~2㎜的間隙，在開式約束的軋制狀態(tài)下， 軸承座的振動(dòng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，使工作輥和支承輥軸線發(fā)生動(dòng)態(tài)交叉，產(chǎn)生異常的軸向力和波動(dòng)軸向力分量，使軸承載荷增加，影響軸承使用壽命。如果采用可控閉式控制，既解決換輥所需的間隙同軋制時(shí)要求消除間隙的矛盾，還可消除振動(dòng)對(duì)軸承座產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)附加載荷，提高軸承使用壽命[2]。

（2）在軸承座內(nèi)與四點(diǎn)接觸球軸承接觸的定距環(huán)端面開出3～6個(gè)油槽，使?jié)櫥湍軌蜻M(jìn)入軸承內(nèi)圈與軋輥輥徑發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的部位，可以減輕軸承內(nèi)圈與軋輥相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的熱，延長(zhǎng)軸承使用壽命。

（3）嚴(yán)格按照箔材軋機(jī)軋輥磨削技術(shù)要求進(jìn)行磨削、配對(duì)，消除因配對(duì)公差和圓跳動(dòng)超差導(dǎo)致軋輥之間的旋轉(zhuǎn)軸線不平行引起的軸向力，見表2。

（4）1550鋁箔軋機(jī)采用同比齒輪傳動(dòng)，需要定期檢查齒輪箱齒輪嚙合間隙，防止齒輪磨損導(dǎo)致高速情況下的軸向力增加。

（5）軋機(jī)配備PLC軋輥偏心補(bǔ)償系統(tǒng)，通過對(duì)輥縫給定值進(jìn)行修正，增強(qiáng)軋機(jī)軋制時(shí)輥系的穩(wěn)定性，在一定情況下，可以減輕工作輥軸承的軸向受力。

2.2 防止油霧潤(rùn)滑不良

在生產(chǎn)中，應(yīng)對(duì)油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)管理，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)停車處理。1550軋機(jī)油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)主站型號(hào)為DTA-2P/400-A1，潤(rùn)滑油消耗量為263.34mL/h，壓縮空氣供氣壓力為4~6bar，壓縮 空氣耗量為120Nm³/h，油霧潤(rùn)滑量通過PLC總成控制，多級(jí)分配，可以滿足軋機(jī)各軸承潤(rùn)滑點(diǎn)的要求。

（1）加強(qiáng)工作輥、支承輥、導(dǎo)輥油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)的點(diǎn)檢與檢查，保證油霧發(fā)生器油位、油壓、風(fēng)壓、溫度符合要求，油霧發(fā)生器與軸承箱的連接管路應(yīng)暢通，以提供足夠的潤(rùn)滑條件。 

（2）定期檢查、試驗(yàn)噴油量，既保證主線溫度冷卻需要，也要保證支線流量合適，回油暢通。定期清洗油霧發(fā)生器，對(duì)油霧發(fā)生器內(nèi)部的油霧頭、吸油濾網(wǎng)每月清洗一次，油霧儲(chǔ)油箱內(nèi)的濾網(wǎng)及發(fā)生器每三個(gè)月清洗一次，監(jiān)測(cè)油霧回收風(fēng)機(jī)的工作情況，以及選擇合適的潤(rùn)滑油等手段可以有效地防止軸承抱死。

2.3 強(qiáng)化軋輥軸承座安裝檢查

每次換輥都應(yīng)進(jìn)行檢查，對(duì)有故障的部位及時(shí)修理與更換。

（1）落實(shí)軋輥軸承座的裝配、檢查制度與作業(yè)工藝標(biāo)準(zhǔn)，定期清洗、檢查、更換。在軸承裝配作業(yè)時(shí)盡可能保持作業(yè)環(huán)境的清潔，防止砂粒、鐵粉及灰塵等進(jìn)入軸承箱。

（2）工作輥軸承座安裝前，對(duì)軋輥輥脖進(jìn)行充分的清洗，并確認(rèn)軋輥輥脖無磕、碰傷以及輥脖上油槽的菱角修磨光滑，端蓋、油封完好無損，在軋輥軸承及軋輥輥脖上均勻地涂上油霧油。

（3）控制好軋輥軸承游隙。軸承箱的安裝松緊應(yīng)適度，在軸承箱備母充分緊固后，應(yīng)將備母回位以便推力環(huán)與內(nèi)圈側(cè)面之間確保有0.5～1.0㎜的游隙；軸承箱內(nèi)的各連接螺栓要有防止退措施， 避免輥脖與軸承內(nèi)套產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

（4）經(jīng)常對(duì)軸承座測(cè)溫?zé)犭娕歼M(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、分析校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)處理。

軸承座的日常維護(hù)工作：軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，無論是否有異常發(fā)生，軸承都應(yīng)該從軸承座中取出進(jìn)行分解檢查。根據(jù)軋機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，一般每3個(gè)月進(jìn)行一次（異常情況下，每次換輥都要進(jìn)行一次）。維護(hù)時(shí)，先除去軸承箱蓋上污垢等異物，然后按正確的順序拆卸軸承并進(jìn)行清洗。清洗時(shí)，用煤油清洗兩遍，檢查軸承內(nèi)外圈的磨損情況，用壓縮空氣檢測(cè)油霧潤(rùn)滑管路是否通暢。清洗后，在軸承依次裝入軸承座時(shí)，將軸承外圈與軸承箱內(nèi)壁的位置與拆卸前調(diào)轉(zhuǎn)90°，以保證軸承圓周各處受力均勻，延長(zhǎng)軸承的使用壽命。

3　結(jié)束語

經(jīng)過不斷的摸索和實(shí)踐，嚴(yán)格工作輥軸承座的安裝檢查、做好軸承座的日常維護(hù)工作、保證油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)的正常工作，加強(qiáng)生產(chǎn)時(shí)軸承座的溫度監(jiān)控是防止軋機(jī)工作輥軸承燒損的重點(diǎn)工作。增加工作輥軸承的使用壽命，提高軋機(jī)效率，降低生產(chǎn)成本，仍需進(jìn)一步的研究和探索。

來源 ：《鋁加工》