軋機軸承失效原因分析及預(yù)防

袁維

（湖北新冶鋼，湖北 黃石 435000）

軋機軸承是軋機機架中的重要部件，也是軋機的主要易損件，其作用是支承軋輥轉(zhuǎn)動，承受著由軋輥傳遞來的軋制力，并保持軋輥在機架中的正確位置。軋機軸承作為軋機的關(guān)鍵備件，其工作狀態(tài)對軋鋼產(chǎn)量以及質(zhì)量都有著重要影響，但在日常工作當(dāng)中軋機軸承時常發(fā)生損壞，使生產(chǎn)受到影響，給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失，如何減少軋機軸承的損壞次數(shù)，提高軋機的作業(yè)率，成為設(shè)備管理人員亟待解決的課題。

1 軋機軸承失效形式及原因分析

軋機軸承屬于精密部件，但其承載壓力大，工作環(huán)境極差，長期處在高溫、高熱、高壓水除鱗、氧化鐵皮飛濺環(huán)境下工作，冷卻水、氧化鐵皮、硬質(zhì)粉塵等容易落入軸承縫隙之中，加速零件的磨損，降低零件的使用壽命。常見的軋機軸承失效形式有：工作表面的疲勞剝落、碎裂、磨損、壓痕、過熱或燒損。

軋機軸承的失效形式及其原因錯綜復(fù)雜，經(jīng)常以一種或多種形式交叉表現(xiàn)，引起這些失效現(xiàn)象的原因也可能一個或多個因素共同作用的結(jié)果，其中有很多因素難以用定量的表示方法來顯示與軸承失效存在直接聯(lián)系。現(xiàn)就軋機軸承失效的主要原因進行分析探討。

圖1 為軋機軸承失效主要原因分析因果圖。

1．1 軸承本身缺陷

（1）原材料本身存在裂紋、夾雜、縮孔、氣泡、過燒等缺陷，材料的潔凈度差，含有較多非金屬夾雜物，破壞了金屬基體的連續(xù)性，降低了材料的塑性、韌性以及疲勞性能，在交變應(yīng)力反復(fù)作用下，夾雜物附近發(fā)生應(yīng)力集中，造成點蝕，點蝕擴展后將形成疲勞剝落，疲勞剝落的后期階段損壞就是疲勞碎裂。

（2）熱處理缺陷。金相組織不合格，組織不致密不均勻，脫碳層過深，殘留奧氏體量過多，應(yīng)力過大等，造成材料的強度不合格。硬度偏低容易造成磨損或壓痕，硬度偏高容易造成碎裂。

1．2 加工缺陷。

(1)倒角、油槽、砂輪越程槽有尖角或者位置不對等，形成集中負荷高應(yīng)力區(qū)，導(dǎo)致局部應(yīng)力集中；

（2）零件加工精度差，幾何精度、形位公差及表面粗糙度超差，存在變形、毛刺、機械傷、加工刀痕、粗糙凸峰等高點，使接觸表面應(yīng)力增大，軸承載荷分布不均勻，并且影響了軸承潤滑油膜的形成與保護，形成表面疲勞剝落。

1．3 軸承裝配不當(dāng)

（1）不合理的裝卸。安裝使用工具不當(dāng)、拆卸、安裝方法不正確，受力過大或受力不均勻，導(dǎo)致碎裂等。

（2）裝配精度不合格。軸承本身不清潔，軸承工作表面和配合表面或者潤滑脂中含有顆粒和雜物，引起高點支承受力，導(dǎo)致軸承載荷分布不均勻，使軋機軸承的承載能力下降，加速軋機軸承的磨損。

（3）游隙不合適。軸承安裝游隙的大小關(guān)系到整個軋輥的運行狀態(tài)，它對軸承的載荷分布、運轉(zhuǎn)精度、使用壽命、磨擦和溫升等性能都有影響。軸承安裝游隙過小，相關(guān)零件相蹭和潤滑不良，是軋機軸承產(chǎn)生過熱或燒損的重要原因；軸承安裝游隙過大，導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生振動和噪聲，旋轉(zhuǎn)精度降低，應(yīng)力集中等現(xiàn)象。

1．4 潤滑不良

（1）選脂不當(dāng)。潤滑脂質(zhì)量不合格，或變質(zhì)失效。

（2）潤滑不良。油路不暢，供油不足，缺乏潤滑，工作表面形成不了潤滑油膜，使金屬與金屬直接接觸，產(chǎn)生的表面應(yīng)力，造成表面損傷。

1．5 密封不可靠

有污物、濕氣、水分、異物顆粒等侵蝕軸承工作表面，存放時生銹，而產(chǎn)生磨損；或密封不良使顆粒和雜物滲入軸承工作表面，使?jié)櫥湍ぴ獾狡茐模斐蓱?yīng)力集中點，產(chǎn)生壓痕形成疲勞剝落，造成表面損傷。

1．6 軋機傳動影響

（1）過載或偏載。軋制負荷或沖擊負荷過大，例如，軋制工藝不合理，冷鋼軋制、前道坯料尺寸過大、傳動不平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速過高，軸承工作溫度過高等，異常負荷造成局部過載，在劇烈的沖擊負荷及交變應(yīng)力的作用下，軸承工作表面接觸應(yīng)力加大，超過材料的強度極限，造成套圈瞬時碎裂，也是軸承過熱或燒損的主要原因。

（2）軸承在靜態(tài)或低速狀態(tài)下承受較大負荷或沖擊負荷，使?jié)L動表面產(chǎn)生塑性變形，造成壓痕，例如，軋機卡鋼時。

2 預(yù)防措施

大量的軋機軸承失效分析證明，有70%的軋機軸承故障失效是由于非正常原因造成的，例如安裝不正確、竄輥、超載、偏載、潤滑不良、密封不好等因素。因此，采取一定的預(yù)防措施是非常必要的。

2．1 加強在線跟蹤監(jiān)測，做好工作記錄

（1）建立軋機軸承使用維修檔案，根據(jù)機架軸承座的編號，記錄軋機軸承的更換時間，在線使用周期，損壞原因以及維護和監(jiān)測狀況等，加強對軋機軸承運維狀況的管理，做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計，研究總結(jié)軋機軸承失效的規(guī)律性和共性的問題，以便準確具體地提出軋機軸承降耗措施。

（2）加強過程監(jiān)測是早期預(yù)防軋機軸承失效，避免突發(fā)性事故的有效措施。聽，通過聽聲音來判斷軋機軸承是否正常運行，借用超聲波檢測儀可以更有效地發(fā)現(xiàn)問題；看，如果潤滑脂變色變臟，說明潤滑脂受到污染或變質(zhì)，應(yīng)對密封進行檢查，并及時更換潤滑脂；測，利用紅外線測溫儀觀測溫度的變化，溫度異常時，應(yīng)及時停機處理。

（3）嚴格執(zhí)行軋鋼工藝規(guī)程，禁止過超大料和冷鋼，防止軸承過載而碎裂；盡可能減少低速爬行、低速點動和空載盤車；發(fā)生堆鋼情況時，應(yīng)迅速處理，避免滾動體出現(xiàn)壓痕和密封圈老化。

2．2 提高軸承的裝配精度

（1）軸承精度要符合標準要求，輥頸、軸承座及相關(guān)零配件的尺寸公差、形位公差及表面粗糙度，要符合 GB/T275-93《滾動軸承與軸和外殼的配合》標準。

（2）安裝軸承的場地要清潔、整齊、避免將雜質(zhì)異物帶進軸承內(nèi)部，防止軸承在安裝階段受到污染，以保證裝配精度。

（3）軸承拆卸后，應(yīng)對軸承座及其附件進行清洗、測量，零件應(yīng)符合圖紙尺寸公差和技術(shù)要求，對于達不到圖紙要求的零配件應(yīng)予修理或報廢。

（4）使用正確的裝配工具，避免強烈沖擊，裝配輥環(huán)時禁止用大錘敲擊，或擊打軸承擋邊內(nèi)側(cè)、滾子和保持架，更不允許在軋機殼體動用氧氣或使用電焊。

（5）采取合適的軸承游隙，一般來說，在工況條件允許的情況下，游隙越小越有利于提高軋機軸承的使用壽命，可以用塞尺和百分表檢查軸承裝配是否安裝到位可靠，并轉(zhuǎn)動軸承座觀察有無卡阻現(xiàn)象。

（6）正確安裝調(diào)整軋機，減少引起偏載、力偶矩及沖擊力大的因素。

2．3 提高軸承的潤滑質(zhì)量

（1）根據(jù)軋機軸承工作環(huán)境的特點，高溫、高負荷、高精度、中低速以及密封性能要求高等情況選擇合適的潤滑脂，軋機軸承常用的是鋰基潤滑脂，鋰基潤滑脂的特點是抗水性和機械安定性能良好，防銹性和抗氧化性也較好，適用溫度范圍廣，常用于潮濕和與水接觸的機械部位。

（2）潤滑脂的填充量要合適，由于軋機軸承的工作環(huán)境極差，且軸承轉(zhuǎn)速為中低速，所以要把軸承和軸承座里面全部填滿，起到一定的密封作用，使軋機軸承工作表面始終處于油膜正常狀態(tài)。

（3）潤滑脂的更換。軋輥運轉(zhuǎn)一定時間后，應(yīng)拆下軸承座對軸承進行檢查，查看油路是否通暢，潤滑脂是否缺脂、失效、變質(zhì)、變硬，潤滑脂中是否含有氧化皮和其它雜質(zhì)，如果缺脂，重新加入潤滑脂，添加潤滑脂時應(yīng)注意，不同牌號的潤滑脂不能混用；如果潤滑脂已經(jīng)失效，必須徹底更換，更換新脂時，應(yīng)把軸承內(nèi)原有的潤滑脂完全清除，將部件清洗干凈，再注入新的潤滑脂，并對滾動體、保持架和滾道進行徹底檢查，弄清密封和潤滑的效果，必要時進行改進。

2．4 強化密封件的可靠性

密封件要正確安裝到位，定期檢查密封件的密封情況，及時更換失效密封件，確保軸承的密封性能，嚴格 三防 ，防水、防塵、防漏，保持軋機軸承內(nèi)部良好的潤滑狀態(tài)。

3 結(jié)語

通過對采取一系列改進措施，顯著提高了軋機軸承的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本，減少了軋機故障停機時間，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了社會資源，為企業(yè)創(chuàng)造了更好的經(jīng)濟效益。