付輔江
摘 要：軋輥軸承是軋機(jī)部件中比較容易磨損和損壞的部件，在軋機(jī)生產(chǎn)中，軋輥軸承既保證了軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)的平順性，同時(shí)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(huì)直接影響軋制精度和軋機(jī)的運(yùn)行，導(dǎo)致出現(xiàn)殘次品或是生產(chǎn)停滯等問(wèn)題。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)萬(wàn)能軋機(jī)軋輥軸承失效的原因進(jìn)行了分析，并提出了日常保養(yǎng)維護(hù)的相關(guān)措施。
關(guān)鍵詞：萬(wàn)能軋機(jī)；軋輥軸承；磨損失效；原因分析；日常維護(hù)
隨著軋制生產(chǎn)線產(chǎn)能的提升和用戶對(duì)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(jī)設(shè)備良好穩(wěn)定運(yùn)行的重要零部件，它的使用與保養(yǎng)維護(hù)問(wèn)題也日漸突出。軋機(jī)軸承是萬(wàn)能軋機(jī)中主要的消耗件和易損件，在軋機(jī)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(shí)也承受軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶來(lái)的摩擦力，因此，軋輥軸承的磨損問(wèn)題是比較嚴(yán)重的。軋輥軸承的磨損和損壞會(huì)導(dǎo)致軋輥發(fā)生軸向和徑向的竄動(dòng)，使軋制精度出現(xiàn)較大偏差，甚至還會(huì)造成軋機(jī)設(shè)備的停滯，使生產(chǎn)受到影響。針對(duì)軋機(jī)運(yùn)行中軋輥軸承常見的失效問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)軋輥軸承的保養(yǎng)維護(hù)是十分必要的，對(duì)提高萬(wàn)能軋機(jī)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(diǎn)
1、萬(wàn)能軋機(jī)軸承系的基本構(gòu)成。萬(wàn)能軋機(jī)軋輥系由一對(duì)水平輥和一對(duì)立輥組成，每個(gè)軋輥兩側(cè)都對(duì)應(yīng)有兩個(gè)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(dòng)的作用。四列圓珠滾子軸承具有較小的徑向尺寸，良好的機(jī)械強(qiáng)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(dòng)。在軋輥的非驅(qū)動(dòng)側(cè)裝有一套承受軋輥軸向力，防止軋輥軸向移動(dòng)的雙列圓錐止推軸承；萬(wàn)能精軋機(jī)軋輥驅(qū)動(dòng)端設(shè)有一套單列圓柱滾子外置軸承，用來(lái)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(wàn)能軋機(jī)軋輥軸承的工作特點(diǎn)。與一般機(jī)械設(shè)備的軸承相比，軋輥軸承主要具有以下工作特點(diǎn)：
（1）受力較大。軋輥軸承與軸承座為軋輥的支撐機(jī)構(gòu)，在軋制過(guò)程中，軋件對(duì)軋輥的反作用力會(huì)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(zhǎng)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(dá)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(qiáng)度。
（2）運(yùn)轉(zhuǎn)速度快。萬(wàn)能軋機(jī)出口速度可達(dá)每秒數(shù)十米，在較高的軋輥運(yùn)轉(zhuǎn)速度下，對(duì)軸承的潤(rùn)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(shí)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(jìn)入軸承內(nèi)，則會(huì)使軸承潤(rùn)滑受到污染，并導(dǎo)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(rùn)滑性和較高的密封性。
綜上所述，對(duì)軋輥軸承的基本要求是強(qiáng)度高、承載能力大、摩擦系數(shù)小、耐沖擊，可適應(yīng)不同速度下的工作；結(jié)構(gòu)方面，要求徑向尺寸應(yīng)盡量小，具備良好的潤(rùn)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(jī)部件中的易損件和消耗件，經(jīng)過(guò)一定的使用周期后就會(huì)因磨損嚴(yán)重而失效報(bào)廢，但如果潤(rùn)滑和維護(hù)不到位，則會(huì)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(rùn)滑不良、雜質(zhì)污染和裝配不當(dāng)，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(dòng)體表面出現(xiàn)斷裂變形，并有材料剝落，同時(shí)會(huì)造成軋輥運(yùn)轉(zhuǎn)不良，軋輥出現(xiàn)比較大的軸向或徑向竄動(dòng)，設(shè)備振動(dòng)明顯；軋輥軋制時(shí)，有時(shí)還會(huì)伴有尖銳刺耳的金屬摩擦聲。其原因是軸承達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命，出現(xiàn)疲勞磨損。當(dāng)軸承達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命時(shí)，必須要對(duì)其進(jìn)行更換。如果日常潤(rùn)滑保養(yǎng)不當(dāng)，超載使用或是裝配不良，軸承未達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命時(shí)就會(huì)出現(xiàn)疲勞損壞，此時(shí)就應(yīng)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(shè)備運(yùn)行時(shí)振動(dòng)和磨損增大，出現(xiàn)預(yù)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(dǎo)致軸承出現(xiàn)腐蝕的根本原因，同時(shí)也與軸承的潤(rùn)滑密封不良有關(guān)。解決措施首先應(yīng)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(rùn)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(huì)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(jìn)入軸承滾道或滾珠內(nèi)，不僅會(huì)污染潤(rùn)滑油，同時(shí)在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)導(dǎo)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(rùn)滑油時(shí)帶入的，也有可能是在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中密封磨損導(dǎo)致的。防治措施：首先在軸承裝配環(huán)節(jié)應(yīng)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(shè)備潤(rùn)滑保養(yǎng)前，要保證潤(rùn)滑油的潔凈，有污染可能的應(yīng)對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行過(guò)濾后再注入；軋機(jī)工作場(chǎng)所應(yīng)遠(yuǎn)離磨削加工，經(jīng)常性地檢查并更換軸承密封系統(tǒng)。
4、過(guò)熱損傷。在較高的工況溫度下，過(guò)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(dòng)體、套圈與保持架變藍(lán)褪色，軸承滾動(dòng)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(fù)荷的增大都會(huì)造成軸承的過(guò)熱現(xiàn)象，特別是在軸承工作游隙縮小，設(shè)備高速、超載運(yùn)行和潤(rùn)滑不良的情況下，軸承很容易出現(xiàn)過(guò)熱損傷，甚至可能直接報(bào)廢。防治措施：一是適當(dāng)調(diào)整和加大軸承的游離間隙，降低運(yùn)轉(zhuǎn)阻力；二是改善軸承潤(rùn)滑狀態(tài)，避免過(guò)潤(rùn)滑和潤(rùn)滑劑貧乏，保證軸承靈活轉(zhuǎn)動(dòng)；三是避免設(shè)備超速、過(guò)載運(yùn)行，減小軋件、軋輥對(duì)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(diǎn)，發(fā)生蠕變。原因是軸承配合游離間隙過(guò)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(jìn)入承載區(qū)時(shí)加速；設(shè)備運(yùn)行時(shí)快時(shí)慢，急劇變速。防治措施：適當(dāng)調(diào)整減小軸承游隙；使用承載能力較低的軸承，設(shè)備運(yùn)行階段保證足夠大的荷載；改善潤(rùn)滑劑。
6、潤(rùn)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(rùn)滑不良的原因：一是潤(rùn)滑劑使用不充足，質(zhì)量不佳；二是設(shè)備運(yùn)行溫度過(guò)高，致使?jié)櫥瑒┱掣浇档停瑵?rùn)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(yán)，冷卻除鱗水、氧化鐵皮等雜質(zhì)因軸承座端蓋與轉(zhuǎn)動(dòng)件支持環(huán)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，很容易進(jìn)入軸承座內(nèi)和軸承游隙空間，繼而造成潤(rùn)滑油的乳化變質(zhì)和黏度下降，使軸承磨損加劇，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致燒輥事故。防治措施：提高潤(rùn)滑劑質(zhì)量，使用高黏度潤(rùn)滑劑；保證潤(rùn)滑劑供應(yīng)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?yàn)檩S承安裝時(shí)，內(nèi)、外套圈不同軸。對(duì)此問(wèn)題，主要應(yīng)從設(shè)備裝配環(huán)節(jié)入手，合理使用安裝工具，嚴(yán)格按步驟流程操作，如有條件可在安裝時(shí)旋轉(zhuǎn)軸承，以確定軸承內(nèi)、外套圈配合與對(duì)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(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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(guò)緊或是受力不均勻，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)易導(dǎo)致軸承套圈撕裂；再者也可能是外部熱應(yīng)力不均所致。防治措施：改善軸承潤(rùn)滑質(zhì)量；合理調(diào)整軸承套圈位置，避免與周圍部件對(duì)磨；改善套圈質(zhì)量，使用強(qiáng)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(hù)措施
1、使用前的注意事項(xiàng)。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(shí)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(yīng)存放在干燥、無(wú)腐蝕性物質(zhì)的場(chǎng)所，長(zhǎng)期存放超過(guò)防銹期未使用的，應(yīng)采取必要的清洗和防銹處理。
2、改善軸承使用過(guò)程中的潤(rùn)滑條件。一是要保證油路暢通，使軸承得到充足的潤(rùn)滑劑供應(yīng)。下線裝配軋輥時(shí)要仔細(xì)檢查軸承潤(rùn)滑情況，對(duì)于潤(rùn)滑不良的應(yīng)分析原因，采取疏通和緊固措施，對(duì)于油管破損無(wú)法修復(fù)的應(yīng)予以更換。二是選擇高品質(zhì)的潤(rùn)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(shí)定量加脂潤(rùn)滑，同時(shí)還應(yīng)根據(jù)季節(jié)溫度變化選擇合適的潤(rùn)滑脂標(biāo)號(hào)；下線裝配和更換軋輥時(shí)，清除軸承座中所含雜質(zhì)后再添加適量清潔的潤(rùn)滑脂。
3、加強(qiáng)對(duì)軸承系的日常檢查保養(yǎng)。軸承座下線后應(yīng)重新加入潔凈的潤(rùn)滑脂，加脂時(shí)應(yīng)以新脂從出口溢出為止。排出的舊潤(rùn)滑脂中如發(fā)現(xiàn)里面有鐵粉等異物時(shí)，必須分解檢查；如發(fā)現(xiàn)其中含有較多水分時(shí)，則應(yīng)對(duì)密封圈進(jìn)行分解檢查，確保密封圈唇部、推力環(huán)及補(bǔ)充環(huán)密封圈滑動(dòng)面沒有異物或擦傷，異常情況下應(yīng)更換密封圈。此外還應(yīng)做好對(duì)軸承的定期檢查，將軸承從座內(nèi)取出，進(jìn)行清洗、檢查和調(diào)換負(fù)荷位置。
4、使用中在線監(jiān)測(cè)軋輥軸承溫度。以往軋輥軸承的損壞都是以電機(jī)電流大小為依據(jù)的，當(dāng)電流超過(guò)要求時(shí)，往往軸承的損壞已非常嚴(yán)重或是已報(bào)廢，并且換輥也會(huì)影響生產(chǎn)。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承磨損情況，可采取在線監(jiān)測(cè)軸承溫度的辦法，生產(chǎn)中利用測(cè)溫槍定時(shí)測(cè)量軸承溫度，發(fā)現(xiàn)溫度異常時(shí)及時(shí)向生產(chǎn)調(diào)度匯報(bào)，提前做好換輥準(zhǔn)備，利用計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間換輥，從而避免因軸承損壞造成的非計(jì)劃誤時(shí)。
四、結(jié)語(yǔ)
軋輥軸承是關(guān)系軋機(jī)生產(chǎn)的關(guān)鍵性部件，在惡劣的工況環(huán)境下同時(shí)也是易于損壞的部件。對(duì)此，應(yīng)對(duì)軋輥軸承使用中出現(xiàn)的異常情況做好防范措施，加強(qiáng)對(duì)軸承的日常維護(hù)，才能減少軸承失效問(wèn)題的發(fā)生，延長(zhǎng)軸承使用壽命，從而保證生產(chǎn)，降低成本消耗。
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