楊琳

（中冶南方武漢鋼鐵設計研究院有限公司）

摘　要：對短應力Φ350軋機軋輥軸承的（de）失效現象進行分析，針對其產生（shēng）原因對軋輥冷卻、軸承密封、軸承潤滑、軋機托架、萬向軸振動、軸承（chéng）座結構（gòu）及軸承裝配等方（fāng）麵進行了研（yán）究分析，提出了相應改進方法，對改善該失效現（xiàn）象起到了較（jiào）好的作用。

1、前言

近幾年，在冶金（jīn）棒材線生產行業中，短應力線高剛度軋機因具有投資少、見效快、安裝調整方便、易於操作、軋製廢品少、重量輕等優點，受到軋鋼廠家的普遍歡迎，定貨量（liàng）呈（chéng）上升趨勢。然而，軋機軸承失（shī）效事故（gù）頻繁發生，Z多（duō）時每月每台軋機達到22個，且更換（huàn）困難（nán）、經濟（jì）損失較大，本文就該（gāi）失（shī）效現象進行研究分析並提（tí）出了切實有效的改進方法。

2、軋機軸承的特點（diǎn）及裝配結構

該型軋機軋輥采用了（le）二（èr）套四列短（duǎn）圓柱軸承和一套（tào）深溝球軸承軸承。其中，四列短圓柱軸（zhóu）承（chéng），壽命長，承載能力 大，但隻能承（chéng）受徑向（xiàng）力，不能承受軸向力，故又采用了雙（shuāng）列 深溝球軸承來承受軸向力。四列短圓柱軸承的外圈可以 自由脫出，這樣（yàng）內（nèi）圈就可（kě）以事先套在（zài）軋輥輥頸上，外圈則 可先裝入軸承座內，將軸承座推到輥頸上與內圈配合，軸 承（chéng）座（zuò）與軋輥的裝配就變成了軸承本身的（de）自裝（zhuāng）配，如圖（tú）1。

圖1軋輥左側為固定端軸承裝配，四列圓柱滾子軸承承擔主要軋製力（lì），其內圈與輥頸采用（yòng）過盈配合。軋輥軸向固定通過深溝球軸承來實現（xiàn），深溝球軸承承擔軋製時全部軸（zhóu）向載荷及部分徑向載荷。

圖1軋輥右側為傳動端軸承裝配，傳動端隻有1套四列圓柱滾子軸承承擔軋製時的軋製力，無深溝球軸承，軋 輥與軸承（chéng）座在軸向無（wú）鎖緊（jǐn）裝置。同時四列圓柱滾子（zǐ）軸承 內部儲油空（kōng）間小。其傳動端擋環、半環與四列圓柱滾子軸 承內圈在軸向采用間隙配（pèi）合。

圖1Z右側為萬向軸（zhóu）和接軸托架，萬向軸起聯接電機減速機與軸輥的作用，接軸（zhóu）托架用於托起萬向（xiàng）軸及減少萬向軸振（zhèn）動（dòng）的作用。

3、軋機軸承（chéng）失效研究及分（fèn）析

軋（zhá）機軸承失效部位（wèi）主要為二（èr）套四列圓柱滾子軸承，其中右側傳動端四列圓柱（zhù）滾子軸承尤為頻繁，與左側固定端比其（qí）事故概率（lǜ）約為5∶1。而軸承失效事故的主要破壞形式為: 軋輥輥頸與四（sì）列圓柱滾子軸承內圈發生相對轉動，造成輥頸受損或斷裂; 四（sì）列圓柱滾（gǔn）子軸承內圈、外圈、滾動體抱死，滾動體嵌入內外圈; 部分外圈在軸承座中（zhōng）轉（zhuǎn）動，造成外圈兩側內（nèi）外端（duān）蓋、軸承座（zuò）內孔受損（sǔn）。

3.1 軋輥冷卻研究分析

當（dāng）軋輥工作時，其冷卻水應將（jiāng）軋製（zhì）產生的熱量（liàng）及時（shí）帶走，但因冷卻水點（diǎn）布置（zhì）不合理、冷卻水流量過小、水噴頭堵 塞等各種原因（yīn），軋輥冷卻效果（guǒ）並不理想，這樣使軋輥軸承 在局部區域產生≥170℃運行，潤滑脂會很快變成液態（tài），潤滑（huá）油大量地通過密封件向外泄漏，潤滑條件急（jí）劇下降，導致軸承（chéng）環境溫度進一（yī）步升（shēng）高，軋機軸承（chéng）長期處在高溫環（huán）境 中，不僅容易使軸承內潤滑脂快速少幹造成軸承（chéng）失效（xiào），也容易造（zào）成軸承疲勞受損縮短軸承的壽（shòu）命。所以在（zài）軋（zhá）機生（shēng）產中，對軋輥水冷卻的管理，也是改（gǎi）善軸承失效首先應解（jiě）決的內容。

3.2 軸承密封研（yán）究分析

軋（zhá）輥軸承座工作在周圍有大量（liàng）的冷卻水、軋製油與氧化皮混合物飛（fēi）濺（jiàn）的環境中（zhōng），密封圈工況條件（jiàn）惡劣。軋輥的頻繁快（kuài）速更換也會引起密封圈（quān）在軸承裝（zhuāng）卸過程中受（shòu）損。解剖使用過的軋輥軸承發現: 潤滑劑中（zhōng）含有大量（liàng）的水分，潤滑脂軟化、變色（sè），個別軸（zhóu）承像在水中清（qīng）洗過的一（yī）樣。

3.2.1軸承選取分析

在保持原有軸承座兩端密封的基礎上可選取自帶密封的軸承，自帶密封圈（quān）軸承與無密封圈軸承相比，具有優點有（yǒu）使用（yòng）壽命較長、潤滑油脂消耗量顯（xiǎn）著減少、維護間隔時間可延長一定的周期等。

3.2.2密封結構改進（jìn）分析

將密封結構分成三個部分:

部分為非接觸式迷宮密封，徑向軸承端為靜迷宮（gōng），軋（zhá）輥端為動迷宮。靜迷宮、動迷宮（gōng）凸環的長度要適當加長，以防止軋輥冷卻（què）水和氧化鐵皮流入軋輥軸承裏。

第二部分為（wéi）兩個背靠（kào）背的骨架油封，骨架采用的氟橡膠骨架，不僅（jǐn）價格低廉，而且合理的（de）使用也能（néng）達（dá）到良好的 效果。當（dāng）軋機為水平狀態時，兩側靜迷宮內的（de）軸用密封圈（quān） 唇口方向必須朝軸承外安（ān）裝，可有效防止冷卻水及氧化鐵皮的濺入;當軋機（jī）為立（lì）式狀態時，傳動側迷宮內密封圈唇（chún）口則朝軸承（chéng）內安裝，由於重力向下可有效防止潤滑油的（de）溢出; 非傳動側迷宮內密封圈唇口也是朝軸（zhóu）承外安裝，可有（yǒu）效防止（zhǐ）冷（lěng）卻水的（de）濺入。

第三部（bù）分為防水套，在迷宮（gōng）式密封靜迷宮、動迷宮上套（tào）上由丁氰橡（xiàng）膠製成（chéng）的防水套，套在靜迷宮上的是靜防水套（tào），套在動迷宮上的是動防水套。這樣動防水套隨著動迷（mí） 宮一起旋轉（zhuǎn），而靜防水套（tào）和靜迷宮靜止不動，在安裝時動防水套和靜防水（shuǐ）套接觸麵上塗上千油，以防止軋輥冷卻水（shuǐ）和軋件氧化鐵皮流（liú）進迷宮式（shì）密封裏。

3.3 軸承潤滑研究分析

3.3.1潤滑（huá）脂存儲空間分析

傳（chuán）統（tǒng）軸承油脂儲存（cún）空間（jiān）小，主要靠軸承內部滾動體之間的間隙（xì）。可將外端蓋向外側延（yán）長，加大儲（chǔ）油空間，延長油脂的使用（yòng）時間（jiān）。

3.2.2 潤滑脂分析（xī）

由於軸承普遍采用的潤滑脂是普通鋰基脂，存在粘度（dù）高、錐入度低、不耐高溫和不耐高速的缺點，打開軋機後軸承油脂幹板、發熱卡（kǎ）阻的現象嚴重; 而且易出現因潤滑脂板結，不能（néng）正常潤滑軸承而發生異常磨損、燒毀軸承的事故。為降低成本，也有軸承選用國產軋（zhá）輥特種脂，屬脲基脂（zhī）類，價格低廉。而通過對複合鋰基脂與脲基（jī）脂的特點進行比較可以看出，複合（hé）鋰基脂適用於重負荷、低轉速（sù）、溫度高、不需中途加油的場合。而脲基脂適用於轉速高、負荷輕、集中潤滑的（de）場合。高速棒材生（shēng）產（chǎn）線精軋（zhá）機負（fù）荷重，轉速低（Z高 1200r/min），軋機裝配時一次性加油，軋製3～7天後下線，中（zhōng）途不需加油。見表1，同時考慮到高速（sù）棒材生產（chǎn）線Φ350軋機傳動端儲油空間小，儲油量少，也加劇了潤滑不良，因而，建議選用極壓複合鋰基脂較合適。

3.3.3潤滑方式分析

由於脂潤滑所用的潤（rùn）滑脂（zhī）兼有密封作用，因此密封結構和（hé）潤滑設施相對簡單，補充潤滑脂也非常方便。因此，隻要工作條件允許，軋輥軸承（chéng）一般都采用脂潤滑。軋輥軸承潤滑采用幹油潤滑方式，原（yuán）采（cǎi）用（yòng）人工手動潤（rùn）滑方式，費力（lì）費時，若操作人員責任心不強（qiáng），往往造成軋輥軸承漏加（jiā）油，導（dǎo）致軸承失效。現可改為自動集中潤滑方式，效果會更好。

而油（yóu）潤滑的冷（lěng）卻效果強（qiáng），並能從軸承內帶走汙（wū）物和水分。軋輥軸承采用油潤滑的潤滑方法有壓力供油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑和油氣潤滑: 壓力供油（yóu）潤滑是（shì）常規轉速下軋輥軸承Z有效的潤滑方式; 噴油潤滑是將潤滑油以一定的（de）壓力通過裝在軸（zhóu）承一側的（de）噴油嘴（zuǐ）噴入軸承內部進（jìn）行潤滑，一般應用在高速（sù）軋輥軸承，或者壓力供油潤滑不能滿足冷卻要求的場合; 噴霧和油氣潤滑是將含有油霧的（de）幹燥壓縮空氣噴到軸承內部進行潤滑。優點是（shì）耗油量極少，由於空氣的作用，冷卻（què）效果極強。主要用於軋製速度高（gāo）和軋製精度高的大型軋輥軸承，或者用於在（zài）軸承箱中不經（jīng）常拆卸的軋輥軸承。

3.4軋（zhá）機托架、萬向軸振動研究分析（xī）

托架、萬向軸振動大（dà），傳動不良（liáng）。當托架過熱、甩動大（dà）時，軋機一般會燒軸承（chéng）。而萬向軸使用末（mò）期，振動較大（dà），軋輥軸（zhóu）承失效現象較多。從事故概率上，傳動端（duān）遠大於操（cāo）作端。由此判定，托架（jià）、萬向（xiàng）軸振動對軋機燒（shāo）軸（zhóu）承事（shì）故（gù）影響較大（dà）。而當軋輥軸承因振動產生一定磨損、或間隙和精度 發生改變時（shí）將會引起軋機的（de）強迫振動，從而影響軋機生 產（chǎn）、安全運行、產品質量，生產中（zhōng）如果出現過大的振動會導致軋機運行（háng）性能下降或故障，有時產品（pǐn）的表（biǎo）麵質量急劇（jù）下降，出現振紋。

對於托（tuō）架而言，可采取的改進措施有: 首先，修（xiū）複托架彈簧（huáng）平衡裝置，減輕因托架震動（dòng）對軋機的影響。另（lìng）外，在 軋輥軸套內安（ān）裝（zhuāng）定位套、定位環，提高傳動平穩度，從而明 顯減輕托架震動。

對於萬向軸而言，可采取的改進措施有: 一方麵使用動平衡（héng）萬向軸，消除由於萬向軸自身（shēn）甩動對軋機傳動的影響，動平衡實驗等級達6.3級，另一方麵對（duì）萬向軸的（de）裝配方麵一定要嚴格要求，保證裝配精度。從（cóng）而一方麵可以減 少由於萬向軸震動對軋機的影響; 另（lìng）一方麵可提高萬向軸的使用壽命，降低使用成（chéng）本。

3.5 軸承座結構及軸承裝配研究分析（xī）

3.5.1 軸承（chéng）座結構分析

軸（zhóu）承的壽命與軸承座的設計是分不（bú）開的。如果軸承座設計和（hé）製造（zào）不當，將（jiāng）導致軸承受力不均，降低軸承壽命，軸承座應具有調心性，避免因軋輥燒損撓曲變（biàn）形而使（shǐ）軸承受到偏載。與軸承相關的備件的尺寸、幾何形狀、精度等級、公（gōng）差範圍與（yǔ）設計（jì）是（shì）否相符。與軸承配合的（de）接觸麵的光潔度、硬度是否在規定範圍之內，所有間隙、過盈配合（hé）量是否符合設計要求等等。

3.5.2 軸承裝配分析

采用間（jiān）隙配合（hé）的軋（zhá）輥軸承主要是為了便於更換工作輥，軸承在軸頸上（shàng）和軸承座內均采用間隙配合。根據內徑尺寸的大（dà）小，內圈配（pèi）合的間隙範圍從0.05mm到0.6mm。由於配合比較鬆，軋機（jī）工作（zuò）時軸承（chéng）內圈與輥頸會出現相對運動（dòng）。因此，為防止對輥（gǔn）頸（jǐng）造成（chéng）磨損，對軋輥輥（gǔn）頸應有一定的硬度（dù）要求。另外（wài），由於在長期巨大壓力作用下軸承內圈邊棱會被壓出凹痕，造成拆（chāi）裝（zhuāng）軸承（chéng）困難。因此在（zài）輥頸表麵（miàn）與間隔環對應的部位應車出環形槽，而且槽寬應比間隔環寬度（dù）大，保證拆裝軸承時（shí）間（jiān）隔環不被卡在槽裏。當工作一段時間後軸承徑向間隙發生變化時，可用修配軸承內圈之間（jiān）的間隔環來進行調整。軸承外圈定位靠（kào）壓蓋和（hé）軸承座之間的調整墊片的增減實現，軸承內圈用壓緊環靠緊，壓緊環用鍵與輥頸固定在一起。壓（yā）緊（jǐn）環的軸向位置由槽形（xíng）螺母來調整（zhěng）。當槽（cáo）形螺母定位後，用定位塊將其與半環鎖緊在一（yī）起，這樣便可防止螺（luó）母串動。

4、軸承失效改進

圖2為改進軋輥軸承裝配示（shì）意（yì）圖。在結構方（fāng）麵，將軸承座軋（zhá）輥側改為（wéi）動、靜（jìng）迷宮環，同時，在（zài）迷宮環上套有防水 套，兩迷（mí）宮環間增加骨架密封，做好軸（zhóu）承密封，如果想要起 到更好的密封效果，也可選（xuǎn）用自（zì）帶（dài）密封的四列圓柱滾子（zǐ）軸 承; 將兩側軸承座端蓋加長，加大了潤滑脂儲存空間，縮小注油頻率; 將軸頸與萬向軸連（lián）接處增加定位套，提（tí）高傳動（dòng）平（píng）穩（wěn）度。

在日常（cháng）管理、維護方麵，定（dìng）期對（duì）冷卻係統水量、噴頭堵塞等（děng）進行檢查; 潤滑油脂不能考慮短（duǎn）期利益，需采用更為（wéi）可靠的極壓複合鋰基脂; 潤滑方式應將手工改為集中（zhōng）自動潤滑，如果條件允許可將潤滑脂潤滑改（gǎi）為油潤滑; 軸承座製造裝配上一定要嚴格按照製造和裝配精度要求; 軸承裝配嚴格把關，且必須定期檢查，清洗，避免軸承內部雜質的滋生; 規範軋鋼操作（zuò）、加強操作規程管理（lǐ），查漏（lòu）補缺，防範未然（rán）。

5、結語

根據研究分析結果進行上述相應改進（jìn），Z後（hòu）再加強管理、規範操作後，軋機軸承失效數量逐月下降，全年降（jiàng）低成（chéng）本及維護費用粗略估計有（yǒu）數百（bǎi）萬元。

來源（yuán）：《冶金設備》