基于轧机轴承故障研究及防范措施

　　1.概述

　　莱钢型钢厂中型H型钢生产线现场工作条件恶劣，油污严重，温度高，氧化铁皮多，对现场设备影响较大，尤其是轴承的维护不到位，常常出现轧机轴承烧损现象而不得不重新装配轧机，严重影响了H型钢的生产。H型钢生产线主体设备从日本新日铁公司引进，具有短流程、轧机刚性好、尺寸控制精度高的工艺特点。采用矩形坯，初轧机轧制7～11道次后进精轧机组（由5架万能轧机和2架轧边机组成）。万能轧机立辊系统使用的轴承是非标双列圆锥滚子轴承，生产过程中轴承故障率较高，直接影响整条生产线设备正常运行，同时也是制约设备影响的维护费用关键备件。进口轴承单价较高，供货周期长，增加成本消耗，为降低成本，保障生产现场备件的及时供应，使用的国产化设备。提高轴承寿命，已是当务之急，重点对轴承繁发生故障停机的问题及时进行研究分析，采取相应措施，保障轴承使用寿命。

　　2.轴承故障分析

　　轴承的使用寿命和可靠性和轴承安装及设计密切相关，轴承座设计和制造不当，将导致轴承受力不均，降低轴承寿命，轴承座应具有调心性，避免因轧辊烧损挠曲变形而使轴承受到偏载。型钢厂H型钢由于其工艺的特殊性，立辊轴承的安装形式为立式安装，现场环境处在高温，轧辊冷却水喷淋、大冲击负荷等工况环境下，进口轴承的使用寿命一般在80h左右，如利用国产化轴承后，轴承寿命会进一步降低，故障较为集中，严重影响生产。据统计分析轴承故障主要由以下几种原因造成的：①轴承的现场装配精度及安装工艺；②轴承密封件组装不合理；③工况条件差、润滑不良。

　　2.1.轴承设计计算

　　轴承的使用寿命和轴承的合理设计分不开的，轴承选择必须计算出轴承的当量载荷。轴承载荷，根据方向大致可分为：径向载荷、轴向载荷、复合型载荷；根据载荷作用过程中的性质不同可分为：脉冲、恒定和交变三种形式。轴承额定载荷是轴承固定的数值，取决于使用材料的特性，静态额定载荷是杆端在其最薄弱截面上所能承受的没有达到永久变形的最大允许静态载荷。理想的静态额定载荷值是通过使用合适的材料，在合适的环境温度下对大量的杆端进行拉应力测试的基础上得出的，使用值是测试结果的80%，因此包含了1.25的安全系数。动态额定载荷被用来确定动载条件下，杆端关节轴承的使用寿命。动载包括摆动、旋转和轴向倾斜下的载荷。

　　2.2.轴承装配技术

　　轴承的精度、装配游隙等技术使用特性直接影响着轴承的使用寿命和可靠性。尺寸精度是将轴承安装於轴或轴承壳（箱）时所必要的项目，是指内径，外径，宽度，装配宽度，倒角尺寸及锥度公差或容许值。形状精度是指内径变异、平均内径变异、外径变异、外径平均变异的容许值。回转精度是规定回转时的偏转，它是指内环及外环的径向偏转和轴向偏转、内环的侧面偏转以及外环外径偏转的容许值。轴承内圈、外圈和滚动体凸度不在同一条周线，造成滚动体两头受力不均，局部出现剥落现象；内圈小挡边碎裂主要是越程槽宽度过大；越程槽深度加工太深，存在应力集中区域。需要优化零件加工公差，控制加工、装配质量。滚动轴承的径向游隙系指一个套圈固定不动，而另一个套圈在垂直于轴承轴线方向，由一个极端位置移动到另一个极端位置的移动量。轴承游隙的选择正确与否，对机械运转精度、轴承寿命、摩擦阻力、温升、振动与噪声等都有很大的影响。统计现场故障，分析影响轴承备件质量的因素包括：内圈和滚动体的表面剥落，内圈小挡边碎裂；保持架的制造装配偏差过大；装配公差及游隙控制不精确。

　　3.轴承故障防范措施

　　3.1.合理设计装配工艺

　　科学合理设计装配工艺，利用加热法安装轴承加热到80～90℃，温度不应超过100℃否则易造成轴承套圈滚道和滚动体退火，影响硬度和耐磨性，油温达到规定温度10分钟后，应迅速将轴承从油液中取出，趁热装于轴上。轴承的外套与轴承座的内孔为过渡配合。装配时，将外套、滚子、保持架组成的整体用铜棒轻轻打入轴承座内，并紧贴内侧固定端盖。周期性地测量检查立辊轴承箱安装孔和轴承轴向定位凸台的磨损变形情况，检查立辊芯轴关键装配位置的尺寸，确保达到轴承的装配精度合理，提高轴承的使用寿命。

　　3.2.合理组装轴承密封件

　　轴承环境恶劣，由于受水汽、氧化铁皮影响较大，给轴承生命造成较大影响。在此状况下可通过在立辊箱上部铺设防水胶垫；在轴承压盖处增加防水O型密封圈（尺寸为φ3.5mm×430mm），轴承密封件可选用普通的氟橡胶骨架密封，可有效防止冷却水及氧化铁皮的溅入，能达到良好的效果。

　　3.3.合理选择轴承润滑脂

　　H型钢轧制工艺的特殊性决定轧机的结构形式，轴承安装智能选择立式安装，在此安装方式下，轴承的润滑脂在重力作用下向下运动，尤其是轴承运转过程中存在的温升加大了润滑脂的流动性，造成轴承润滑条件不好。针对轴承润滑的不利因素，选择使用MPU脲基轧辊轴承润滑脂，加入了专用复合添加剂调和的脲基类专用润滑脂，具有优良的泵送性、抗水淋性、氧化安定性、抗极压性、耐高温性等优良特性。通过采取装配过程中补充油脂，在正常生产运行中，利用自动润滑系统点对点间断小剂量补给的润滑方式，保证了轴承的润滑条件。

　　结语：通过对轴承故障的研究分析，影响轴承故障的因素较多，应注重轴承的正确设计，安装和维护及相应的工艺参数相匹配，可有效提高轴承的使用寿命，达到生产顺行的目的。

　　参考文献：

　　[1]王风才，李红霞，张洪春，邢永顺.浅析轧机轴承的故障及预防措施[J].河北冶金，2009（02）.

　　[2]何昌伟，王立.轧机电机轴承故障分析[J].轴承，2004（02）.

　　[3]陈占福.2050CVC热连轧机工作辊滚动轴承运行行为及自适应均载方法研究[D].燕山大学，2000.

　　[4]葛良水.轧机轴承座精密加工关键技术研究[D].东北大学，2007.

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