鋼鐵企業(yè)滾動(dòng)軸承使用壽命探討

周亞輝， 周松濤， 周 敏

（安陽鋼鐵股份有限公司， 河南 安陽 455004）

1 滾動(dòng)軸承的壽命概念

滾動(dòng)軸承壽命是指在實(shí)際的服務(wù)條件下 (包括工作條件、環(huán)境條件、維護(hù)保養(yǎng)條件等)，能持續(xù)保持滿足主機(jī)要求的工作性能和工作精度的最長(zhǎng)服務(wù)期限。

根據(jù)最新滾動(dòng)軸承疲勞壽命理論，一套設(shè)計(jì)優(yōu)秀、材質(zhì)卓越、制造精良且安裝正確的軸承，只要其承受的負(fù)荷足夠小（不大于該軸承相應(yīng)的某個(gè)持久性極限負(fù)荷值)，則該軸承材料將永遠(yuǎn)不會(huì)產(chǎn)生疲勞損壞。因此，只要軸承的工作環(huán)境溫度適宜而且變化幅度不大，絕對(duì)無固體塵埃、有害氣體和水分侵入軸承，軸承潤(rùn)滑充分而又恰到好處，潤(rùn)滑劑絕對(duì)純正而無雜質(zhì)，并且不會(huì)老化變質(zhì)等，則這個(gè)軸承將會(huì)無限期地運(yùn)轉(zhuǎn)下去。但上述軸承的無限期運(yùn)轉(zhuǎn)理論僅在理想條件下才可能“實(shí)現(xiàn)”，而現(xiàn)場(chǎng)使用的軸承，工作負(fù)荷往往具有不穩(wěn)定性，工作環(huán)境也難免會(huì)存在污染問題，再加上安裝誤差等因素，致使現(xiàn)場(chǎng)使用的軸承不能具備理想條件。

2 鋼鐵企業(yè)滾動(dòng)軸承使用壽命現(xiàn)狀

鋼鐵企業(yè)用滾動(dòng)軸承非常普遍，鋼鐵行業(yè)大型設(shè)備的關(guān)鍵核心部位仍多采用如FAG、NSK、SKF等世界十大著名軸承制造商產(chǎn)品。鋼鐵行業(yè)鐵前系統(tǒng)設(shè)備用滾動(dòng)軸承多為低速重載，環(huán)境惡劣。鋼后系統(tǒng)設(shè)備用滾動(dòng)軸承多為高速重載或高速輕載，要求軸承工作環(huán)境好，軸承使用數(shù)量大。鋼鐵企業(yè)用滾動(dòng)軸承的使用現(xiàn)狀可大致分為以下幾種情況：

2.1 大型軋輥軸承

軋輥是鋼鐵企業(yè)成品出廠前形成產(chǎn)品前的重要生產(chǎn)工具，軋鋼時(shí)的力量均由軋輥軸承承擔(dān)。該軸承多為特殊設(shè)計(jì)，運(yùn)行時(shí)多為高速重載，沖擊負(fù)荷很大。潤(rùn)滑形式多為油脂潤(rùn)滑，特殊的也有使用稀油潤(rùn)滑或油氣潤(rùn)滑的。使用時(shí)多為每個(gè)機(jī)架多套軋輥輪換使用。使用壽命多在3～5年，甚至更長(zhǎng)，如國(guó)內(nèi)某爐卷軋機(jī)軋輥軸承，使用NSK產(chǎn)品，承受7 000 t軋制力，高溫鋰基脂潤(rùn)滑。5套軋輥周轉(zhuǎn)運(yùn)行，已使用4年，無一損壞，經(jīng)檢測(cè)軸承間隙仍處于設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。實(shí)踐證明，對(duì)于高速重載滾動(dòng)軸承，潤(rùn)滑充分，裝配無誤是能夠保證其長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)的。

2.2 大型減速機(jī)等成品件用滾動(dòng)軸承

鋼鐵企業(yè)大型、重型減速機(jī)或齒輪箱設(shè)備是基礎(chǔ)設(shè)備，是一種能長(zhǎng)期運(yùn)行、事故率幾乎為零的重要設(shè)備，這種設(shè)備多采用非標(biāo)減速機(jī)設(shè)計(jì)，軸承采用大型滾動(dòng)軸承，潤(rùn)滑一般為稀油潤(rùn)滑，速度較低的也用油脂潤(rùn)滑；一般設(shè)計(jì)要求軸承和齒輪壽命接近，大型減速機(jī)要求使用壽命均在10年以上，有的更長(zhǎng)。某高速線材廠粗軋機(jī)主減速機(jī)由于稀油潤(rùn)滑油路不通，導(dǎo)致軸承缺油損壞。某大型轉(zhuǎn)爐設(shè)備傾動(dòng)減速機(jī)、某薄板廠主減速機(jī)均由于齒輪材質(zhì)不合格而損壞，這些損壞均造成較長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)和重大經(jīng)濟(jì)損失。所以該類滾動(dòng)軸承只要潤(rùn)滑到位，一般不會(huì)發(fā)生大的損壞，由于齒輪傳動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性，減速機(jī)用滾動(dòng)軸承的間隙變化基本不影響使用。

2.3 普通轉(zhuǎn)動(dòng)件用滾動(dòng)軸承

這種軸承鋼鐵企業(yè)使用量最大，多為通用規(guī)格型產(chǎn)品，多用于運(yùn)輸輥道、各型通用普通減速機(jī)、天車車輪裝配、機(jī)加工設(shè)備等。這種軸承多采用干油潤(rùn)滑或油池潤(rùn)滑，運(yùn)轉(zhuǎn)速度和負(fù)荷一般。

2.4 高速轉(zhuǎn)動(dòng)件用滾動(dòng)軸承

這類滾動(dòng)軸承多用于軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)、熱軋成品輥道等部位。如高速線材導(dǎo)衛(wèi)軸承，規(guī)格小轉(zhuǎn)速高，甚至高達(dá)萬轉(zhuǎn)以上，采用油氣潤(rùn)滑，使用量大。

2.5 低速回轉(zhuǎn)滾動(dòng)軸承

這類軸承在鐵前系統(tǒng)和煉鋼設(shè)備中多見，轉(zhuǎn)速低承重大，干油潤(rùn)滑，一般使用壽命長(zhǎng)，如連鑄機(jī)回轉(zhuǎn)軸承等。

3 影響鋼鐵企業(yè)滾動(dòng)軸承使用壽命的主要因素

1）軸承磨損嚴(yán)重。分析滾動(dòng)軸承因過度磨損而報(bào)廢的原因可知，通常是因?yàn)槟p使得軸承的工作游隙過大，導(dǎo)致主機(jī)的軸系統(tǒng)喪失必要的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，引起噪聲和振動(dòng)，或給主機(jī)帶來附加的沖擊負(fù)荷，而軸承本身的內(nèi)部應(yīng)力也隨之增高，以致軸承不能承擔(dān)其預(yù)定的工作而失效[1]。實(shí)際使用中軸承磨損失效常是軸承報(bào)廢的最主要原因，特別是對(duì)于在污染嚴(yán)重的環(huán)境中（煉鐵廠、煉鋼廠、燒結(jié)廠、焦化廠等），工作的軸承、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承、承受沖擊負(fù)荷的軸承，以及高剛度主軸軸承等，大都因磨損而失效。

2）軸承滑動(dòng)制約。各種滾動(dòng)軸承本身就存在著不同程度的滑動(dòng)因素，安裝不對(duì)中、配合過松或過緊、游隙選擇不當(dāng)?shù)龋紩?huì)使軸承中的滑動(dòng)因素成為顯因。

3）軸承清潔度不高。軸承制造廠對(duì)軸承產(chǎn)品清潔度保證，工人師傅在清洗、安裝和施加潤(rùn)滑等過程中對(duì)軸承清潔度的保證，以及潤(rùn)滑劑供應(yīng)者對(duì)潤(rùn)滑劑本身清潔度的保證等任一環(huán)節(jié)如有疏忽，都可能使軸承遭受污染。

4）滾動(dòng)軸承裝配不當(dāng)。滾動(dòng)軸承裝配不當(dāng)是造成潤(rùn)滑膜層不均勻的關(guān)鍵因素，也是造成不均勻磨損的最直接原因。并且近代的發(fā)展幾乎將滾動(dòng)軸承的壽命、動(dòng)態(tài)性能和傳動(dòng)效率等各種參數(shù)也都與潤(rùn)滑聯(lián)系起來，研究如何提高滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑效能是提高其使用壽命的最直接方法。

4 提高滾動(dòng)軸承使用壽命的措施

4.1 安裝前

為保證安裝質(zhì)量，一是確保滾動(dòng)軸承絕對(duì)清潔，即安裝前應(yīng)將其保存在原來的包裝中，放置在清潔、無濕氣、相對(duì)恒溫的環(huán)境中，使其遠(yuǎn)離灰塵、水和腐蝕性化學(xué)物質(zhì)。因?yàn)檩S承環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)面非常光滑，對(duì)污染物造成的損壞非常敏感，顆粒雜質(zhì)會(huì)受到滾動(dòng)元件的過度碾壓而在軸承中產(chǎn)生局部壓力，最終會(huì)導(dǎo)致永久性材料疲勞。二是搬運(yùn)時(shí)避免搖動(dòng)和振動(dòng)，防止破壞軸承的機(jī)械性能。三是軸承應(yīng)水平保存，特別是有些較重的軸承長(zhǎng)時(shí)間豎直放置后，會(huì)由于自身的質(zhì)量而變形。四是對(duì)于涂有油脂的（或密封的）軸承需特別小心，擱置時(shí)間應(yīng)按先進(jìn)先出的原則來控制。因?yàn)橛椭?jīng)過長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)后密度會(huì)改變，且當(dāng)軸承第一次使用時(shí)，會(huì)有一定程度的轉(zhuǎn)動(dòng)噪音。

4.2 安裝與拆卸時(shí)

根據(jù)有關(guān)圖紙、維護(hù)手冊(cè)、產(chǎn)品說明書，結(jié)合工作環(huán)境，使用合適的工具謹(jǐn)慎地安裝和拆卸，并注意以下事項(xiàng)：

1）不要在滾動(dòng)元件上施加安裝力，這很容易導(dǎo)致滾動(dòng)元件和座圈接觸面的局部超載，從而導(dǎo)致軸承的過早失效；

2）確保場(chǎng)地清潔，特別是在夏季，避免強(qiáng)力風(fēng)扇正對(duì)維修現(xiàn)場(chǎng)；

3）使用合適的工具，禁止使用任何硬的工具（如錘子，起子等，實(shí)際工作中太多使用這兩種硬工具安裝和拆卸）直接敲在軸承表面，這會(huì)導(dǎo)致軸承環(huán)的斷裂或破碎；

4）校核傳動(dòng)軸的軸承位和軸承座孔直徑尺寸，軸承及軸的同軸度情況，特別是大型設(shè)備，局部微小誤差也會(huì)造成軸承及軸的強(qiáng)烈磨損；

5）一般滾動(dòng)軸承不會(huì)從設(shè)備上拆下來，只有較大的軸承才會(huì)因預(yù)防性維護(hù)而需要拆卸，拆卸過程中，必須使用正確的工具，確保相鄰的部件沒有損壞；

6）試車前一定要檢查軸承安裝的緊固度、同軸度和定位情況，并確保旋轉(zhuǎn)的靈活性。

4.3 使用及維護(hù)

1）定期對(duì)軸承進(jìn)行再潤(rùn)滑。正確適當(dāng)?shù)脑贊?rùn)滑非常關(guān)鍵，潤(rùn)滑劑可以隔離軸承表面，從而減小摩擦，保護(hù)金屬部件以及防止污染和雜質(zhì)。但是在使用過程中，由于溫度、振動(dòng)、密封等因素的影響，潤(rùn)滑劑會(huì)不同程度地流失與失效。為此，必須注意，一要選擇合適的潤(rùn)滑劑，目前潤(rùn)滑劑種類非常繁多，可供不同的運(yùn)行條件選用，選擇時(shí)一般要使用軸承廠家推薦的潤(rùn)滑劑，否則會(huì)嚴(yán)重降低其使用壽命；二是要定期對(duì)軸承進(jìn)行再潤(rùn)滑，因?yàn)闈L動(dòng)部件的過度滾動(dòng)，軸承潤(rùn)滑劑經(jīng)受著長(zhǎng)久的機(jī)械壓力，尤其是長(zhǎng)時(shí)間在高溫、潮濕或受到污染的環(huán)境中，潤(rùn)滑劑的化學(xué)性質(zhì)會(huì)有所改變，這些都會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑質(zhì)量下降，因此定期對(duì)軸承進(jìn)行再潤(rùn)滑是非常必要的。據(jù)研究，滾動(dòng)軸承使用壽命降低30%是由于潤(rùn)滑不良造成的[2]。

2）軸承更換。只能使用與原來的尺寸、種類和精度相同的新軸承進(jìn)行替換。一般國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的滾動(dòng)軸承都能購(gòu)買對(duì)應(yīng)的型號(hào)，失效后能夠及時(shí)正確地更換。而對(duì)于進(jìn)口設(shè)備或國(guó)外軸承則必須慎重對(duì)待，當(dāng)進(jìn)口機(jī)器中的原裝軸承品種較特殊，而且無備用件時(shí)，尤其需要及早考慮代用問題，切勿在軸承使用至破碎，甚至型號(hào)都無法辨認(rèn)時(shí)才向滾動(dòng)軸承專業(yè)部門咨詢，這樣會(huì)造成很大的困難。