基于軋機軸承故障研究及防范措施

摘要：冶金行業軋機環境相對較惡劣，軸承使用過程中由于最初安裝及缺乏后期科學維護，常造成軸承頻繁發生故障造成停機，嚴重影響了生產。通過對軸承常見故障研究分析，并采取相應的維護措施，采取合理裝配，科學保養軸承，能有效提高軸承的使用壽命，確保軋線生產順行。

關鍵詞：軸承故障；裝配；潤滑；

1. 概述

萊鋼型鋼廠中型H型鋼生產線現場工作條件惡劣，油污嚴重，溫度高，氧化鐵皮多，對現場設備影響較大，尤其是軸承的維護不到位，常常出現軋機軸承燒損現象而不得不重新裝配軋機，嚴重影響了H型鋼的生產。H型鋼生產線主體設備從日本新日鐵公司引進，具有短流程、軋機剛性好、尺寸控制精度高的工藝特點。采用矩形坯，初軋機軋制7～11道次后進精軋機組（由5架萬能軋機和2架軋邊機組成）。萬能軋機立輥系統使用的軸承是非標雙列圓錐滾子軸承，生產過程中軸承故障率較高，直接影響整條生產線設備正常運行，同時也是制約設備影響的維護費用關鍵備件。進口軸承單價較高，供貨周期長，增加成本消耗，為降低成本，保障生產現場備件的及時供應，使用的國產化設備。提高軸承壽命，已是當務之急，重點對軸承繁發生故障停機的問題及時進行研究分析，采取相應措施，保障軸承使用壽命。

2.軸承故障分析

軸承的使用壽命和可靠性和軸承安裝及設計密切相關，軸承座設計和制造不當，將導致軸承受力不均，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形而使軸承受到偏載。型鋼廠H型鋼由于其工藝的特殊性，立輥軸承的安裝形式為立式安裝，現場環境處在高溫，軋輥冷卻水噴淋、大沖擊負荷等工況環境下，進口軸承的使用壽命一般在80h左右，如利用國產化軸承后，軸承壽命會進一步降低，故障較為集中，嚴重影響生產。據統計分析軸承故障主要由以下幾種原因造成的：①軸承的現場裝配精度及安裝工藝；②軸承密封件組裝不合理；③工況條件差、潤滑不良。

2.1.軸承設計計算

軸承的使用壽命和軸承的合理設計分不開的，軸承選擇必須計算出軸承的當量載荷。軸承載荷，根據方向大致可分為：徑向載荷、軸向載荷、復合型載荷；根據載荷作用過程中的性質不同可分為：脈沖、恒定和交變三種形式。軸承額定載荷是軸承固定的數值，取決于使用材料的特性，靜態額定載荷是桿端在其最薄弱截面上所能承受的沒有達到永久變形的最大允許靜態載荷。理想的靜態額定載荷值是通過使用合適的材料，在合適的環境溫度下對大量的桿端進行拉應力測試的基礎上得出的，使用值是測試結果的80%，因此包含了1.25的安全系數。動態額定載荷被用來確定動載條件下，桿端關節軸承的使用壽命。動載包括擺動、旋轉和軸向傾斜下的載荷。

2.2.軸承裝配技術

軸承的精度、裝配游隙等技術使用特性直接影響著軸承的使用壽命和可靠性。尺寸精度是將軸承安裝於軸或軸承殼（箱）時所必要的項目，是指內徑，外徑，寬度，裝配寬度，倒角尺寸及錐度公差或容許值。形狀精度是指內徑變異、平均內徑變異、外徑變異、外徑平均變異的容許值。回轉精度是規定回轉時的偏轉，它是指內環及外環的徑向偏轉和軸向偏轉、內環的側面偏轉以及外環外徑偏轉的容許值。軸承內圈、外圈和滾動體凸度不在同一條周線，造成滾動體兩頭受力不均，局部出現剝落現象；內圈小擋邊碎裂主要是越程槽寬度過大；越程槽深度加工太深，存在應力集中區域。需要優化零件加工公差，控制加工、裝配質量。滾動軸承的徑向游隙系指一個套圈固定不動，而另一個套圈在垂直于軸承軸線方向，由一個極端位置移動到另一個極端位置的移動量。軸承游隙的選擇正確與否，對機械運轉精度、軸承壽命、摩擦阻力、溫升、振動與噪聲等都有很大的影響。統計現場故障，分析影響軸承備件質量的因素包括：內圈和滾動體的表面剝落，內圈小擋邊碎裂；保持架的制造裝配偏差過大；裝配公差及游隙控制不精確。

3.軸承故障防范措施

3.1.合理設計裝配工藝

科學合理設計裝配工藝，利用加熱法安裝軸承加熱到80～90℃，溫度不應超過100℃否則易造成軸承套圈滾道和滾動體退火，影響硬度和耐磨性，油溫達到規定溫度10分鐘后，應迅速將軸承從油液中取出，趁熱裝于軸上。軸承的外套與軸承座的內孔為過渡配合。裝配時，將外套、滾子、保持架組成的整體用銅棒輕輕打入軸承座內，并緊貼內側固定端蓋。周期性地測量檢查立輥軸承箱安裝孔和軸承軸向定位凸臺的磨損變形情況，檢查立輥芯軸關鍵裝配位置的尺寸，確保達到軸承的裝配精度合理，提高軸承的使用壽命。

3.2.合理組裝軸承密封件

軸承環境惡劣，由于受水汽、氧化鐵皮影響較大，給軸承生命造成較大影響。在此狀況下可通過在立輥箱上部鋪設防水膠墊；在軸承壓蓋處增加防水O型密封圈（尺寸為φ3.5 mm×430 mm），軸承密封件可選用普通的氟橡膠骨架密封，可有效防止冷卻水及氧化鐵皮的濺入，能達到良好的效果。

3.3.合理選擇軸承潤滑脂

H型鋼軋制工藝的特殊性決定軋機的結構形式，軸承安裝智能選擇立式安裝，在此安裝方式下，軸承的潤滑脂在重力作用下向下運動，尤其是軸承運轉過程中存在的溫升加大了潤滑脂的流動性，造成軸承潤滑條件不好。針對軸承潤滑的不利因素，選擇使用MPU脲基軋輥軸承潤滑脂，加入了專用復合添加劑調和的脲基類專用潤滑脂，具有優良的泵送性、抗水淋性、氧化安定性、抗極壓性、耐高溫性等優良特性。通過采取裝配過程中補充油脂，在正常生產運行中，利用自動潤滑系統點對點間斷小劑量補給的潤滑方式，保證了軸承的潤滑條件。

結語：通過對軸承故障的研究分析，影響軸承故障的因素較多，應注重軸承的正確設計，安裝和維護及相應的工藝參數相匹配，可有效提高軸承的使用壽命，達到生產順行的目的。

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作者簡介：程守寶（1970-），男，工程師 ，現從事軋鋼設備技術與管理。