中厚板軋機滾（gǔn）動軸承的應用技術及失效分析與預（yù）防方法
2013-03-29
摘 要：本文介紹了中厚板（bǎn）軋機選用滾動軸承的因素，根據現場環境以及軋製速度，拆裝（zhuāng）等多方麵因素進行了係統（tǒng）的分析。並總結出滾動軸承（chéng）失（shī）效的原因，以及如何處理解決的方法。對提高（gāo）軸承使用壽命及延長軋（zhá）機的工作時間具有（yǒu）十分重要的意義。
關鍵詞：滾動軸承（chéng）；失效模式；對策
0 前言
冶金行業軋機軸承產品（pǐn）一般常用（yòng）滾動（dòng）軸承，滾動軸承有很多種類型或結構，每一種類型呀結構都有各自獨特的性能和適合應用的場合。在實際工作中，因為軸承選（xuǎn）型不當所造成的軸承故障或早期損壞失效的事例很多，因此軸承類型的選擇和正（zhèng）確的安裝使用（yòng）都具有十分重要的（de）作用。
1 中厚板軋機選（xuǎn）用滾（gǔn）動軸承的（de）主要因素[1]
影響滾動軸承選擇的主要因素有：安裝空間、載荷大小、載荷方向、調心性能、運轉速度、旋轉精度、軸向（xiàng）位移等，同時必須考慮到軸承的安裝與（yǔ）拆卸（xiè），例如（rú），冶金行業軋輥軸承可選（xuǎn）用內圈無擋邊的四列圓柱滾子軸承或多列（liè）圓錐滾子軸承，可方便地與軋輥輥頸和軸承箱孔進行安裝（zhuāng）。
1.1 安裝容積的要求
從軸承的安（ān）裝容積（jī）來說，四列圓（yuán）柱（zhù）滾子軸承和四列圓錐滾子軸（zhóu）承的徑向尺寸受到（dào）限製時都（dōu）能依據軋輥的輥頸直（zhí）徑（jìng）選擇（zé）軸承外徑適合軋輥（gǔn）Z大修磨量的輥（gǔn）體直徑的要求（qiú）。但就軸承的承載力來講，四列圓柱滾子軸（zhóu）承的徑向承載能（néng）力要比相同尺寸的四列圓錐滾子軸承的要大。四（sì）列圓柱滾子軸承（chéng）不能隨（suí）軸向載荷，必須（xū）要在軋輥上安裝隨軸向載荷的軸承，才能發揮四列圓柱滾子軸承承受（shòu）徑向載荷的優點，需要增加軋輥的長度和設備的製造重量。四列圓錐滾子軸承在承受徑向載荷的同時能承受軸向載荷，使軋輥軸承的安裝比較簡單（dān），但當軸承內部存在間隙時（shí），四列圓錐滾子（zǐ）軸承在軸向載荷的作用下，有可能造成（chéng）其中的兩列（liè）滾（gǔn）子卸載，降低了（le）軸承的承（chéng）載能力。在這種情況下選（xuǎn）擇四列圓柱滾子軸承作為軋輥軸承要優於四列圓錐滾子（zǐ）軸承（chéng）。
1.2 軋製速度的要求
在選擇軋輥（gǔn）軸承結構時，除（chú）考慮軸承（chéng）的承受能力外，軸承允（yǔn）許的軋製速度也是很重要的，從軸（zhóu）承允許Z高轉（zhuǎn）速來說在同等潤（rùn）滑和冷卻的條件下，四列圓（yuán）柱滾子軸承和四列圓錐（zhuī）滾子軸承都允許有較高的旋轉速度，但當軋製速度超過30m/min時，四列圓柱滾子軸承的高速性（xìng）能（néng）要好於四列圓錐滾（gǔn）子軸承，這（zhè）是由於（yú）圓錐滾子軸承的保（bǎo）持架（jià）加工不（bú）可能像四列（liè）圓（yuán）柱滾子軸承的保（bǎo）持架一樣（yàng）加工的比較（jiào）精密，使用權滾子的在離心力的作用下，套圈和滾子與保持架的磨擦減少。 中厚板3500產線軋機采用四列圓柱滾（gǔn）子軸承和深溝球軸承組合，就是充分（fèn）利用該（gāi）兩（liǎng）種軸承的轉速性能（néng）。
1.3 快速安裝和拆卸的要求
將軋輥軸承（chéng）箱在軋國的軸頸上進行快速安裝和拆卸，實現軋機的頻繁快速換輥是軋機對軋輥軸承的又一要求。四列圓錐滾子軸承隻有（yǒu）在軸承（chéng）內（nèi）徑與軋輥軸頸采用間隙配合的情況下，才能實現軸承在軸頸上的快速裝卸。但（dàn）是這（zhè）種配合在中速和高速的情況下，經（jīng）常會導致（zhì）輥頸的磨損（sǔn），即使在軸承內圈的內徑圓周上增加螺旋潤滑槽，也不可能把磨損控製到極限以內，四列圓柱滾子軸承，由於其為可分離型，軸承外圈和滾子（zǐ）軸（zhóu）承保持架組件可與內圈分離，內圈過（guò）盈配合安裝在軋輥的軸（zhóu）頸上，軸承箱與軋輥成可分離型，而且（qiě）可互換。當軋機變換軋製程序時，可（kě）以（yǐ）自由地選擇軋輥與軸承箱組合，實現快速換輥的目的，避免了軸承（chéng）內圈與輥（gǔn）頸磨損的問題，中厚（hòu）板3500產線軋機（jī）采用四列圓柱滾子軸承，使用效（xiào）果良好。
2 滾動軸承的失效模式（shì）及（jí）對策
滾動軸承（chéng）是軋機常用的精密備件之一，如（rú）果使用或維護不當就會（huì）造成故障，影（yǐng）響軸承壽命和軋機的使用壽命。在使用實踐中，經常出（chū）現軸承損壞現象，通（tōng）過（guò）總結（jié）就幾種常見的失效模式進（jìn）行分析，並給出相應的解決（jué）方法。
2.1 溝道單側極限位置剝落失效模式及對策
失效原因：溝道單側極限位置剝落主要表現城溝道與擋邊交（jiāo）界處有嚴重的剝（bāo）落環帶。產生原（yuán）因是軸承安（ān）裝不到位或運轉過程中突（tū）發軸向過載。
對策（cè）：確保軸（zhóu）承安裝到位或將自由側軸承外圈配合改為間隙配合（hé），以期軸承過載時使軸承得到（dào）補償。如果無法確保（bǎo）安裝到位（wèi），可以提高潤滑劑的油膜厚度（提高潤滑油的粘度），或減低（dī）軸承的負（fù）載等方法來減少軸（zhóu）承的直接接觸。
2.2 溝道在圓周方向（xiàng）呈對稱（chēng）位置剝落失效模（mó）式及對策
失效（xiào）原因：對稱（chēng）位置剝落表現在內圈（quān）為周圍環帶剝落，而外圈呈（chéng）周向（xiàng）對稱位置剝（bāo）落（即橢圓的短軸方向），其產生原因主要（yào）是因為軸承箱（xiāng）孔橢圓過大。當軸（zhóu）承壓入橢圓偏大的軸（zhóu）承箱孔中時，使軸承外圈子產生橢圓，在短軸方向的遊隙明顯減少甚至負遊（yóu）隙。軸承在載荷的作用下，內（nèi）圈旋轉產（chǎn）生周向剝（bāo）落痕跡，外圈子隻在短軸方向的對稱位置產（chǎn）生剝落（luò）痕跡。
對策：提高（gāo）軸承箱孔加工精度。
2.3 滾（gǔn）道傾（qīng）斜剝落失效模式及對策
失效原因：在軸（zhóu）承工作麵上呈傾斜角達到或超過臨界（jiè）狀態時，易早期形成異（yì）常（cháng）的急劇磨損與剝落。產生的原因主是是因為安（ān）裝不良，軸有撓度，軸頸與（yǔ）外殼孔精度低等。
對策：確保（bǎo）軸承安裝質量與提高軸（zhóu）肩（jiān），孔肩的軸向跳動精度，或提高潤滑油的粘度以獲得較厚的潤滑油膜。
2.4 卡傷和磨損失效（xiào）模式及對策
失效原因：卡傷是由於在滑動麵（miàn）操作產（chǎn）生的部分的微波燒傷匯總而產生的（de）表麵損傷。滑道（dào）麵、滾動麵圓周方向的線（xiàn）狀傷痕。滾子端麵的擺線狀傷痕（hén），靠近滾子端麵的軸環麵的卡傷，造成卡傷的主要原因：過大負載、過大預壓、潤滑不良、異物咬入、內圈（quān）外圈的傾斜、軸的撓度、軸承箱的精度不良等。
對策：通過適當的預壓、改（gǎi）善潤滑劑和潤（rùn）滑方法、提高軸、軸承箱的精度來解決。
2.5 壓痕失效模式及對策
失效原因：咬入金屬（shǔ）小粉末和異物（wù）的時侯（hóu），在滾道（dào）麵或轉動麵上產生的凹痕或由於安裝等受到衝擊,滾動體（tǐ）的（de）間距間（jiān）隔上形成了凹麵。引起壓痕的主要因素是金屬粉（fěn）末等的異物咬入，組裝時或運輸過程中（zhōng）受到的衝擊載荷過大等（děng）。
對策：改善密封裝置，過濾（lǜ）潤滑油（yóu），改善組裝及使用方法等。
3 小結
從軸（zhóu）承的失效模式可知，如果能正確使用軸承，可使用至疲勞壽命為止。軸（zhóu）承的不當使用主要是（shì）因為主配合部位的製造精度、安裝質量（liàng）、使用條件、潤滑效果、外部異物侵（qīn）入、熱影響及主（zhǔ）機突發故障等方麵的因素（sù）。針對這些環節，采取相應的措施，可有效地提高軸承及軋機的使用壽命。中厚（hòu）板3500產線精軋機工作輥軸承選用四列圓柱滾子軸承和深溝球軸承相結合的方式，根據現場較惡劣的使用環境（jìng），在安裝、潤滑效果、密封等多方麵進（jìn）行設計和（hé）維護，取得了（le）較了的效果和效益。
參考文獻
[1] 濮良貴，紀名剛，《機械設計》，北京，高等教育出版社（shè），2001年6月，306頁。
