万能轧机轧辊轴承失效原因分析及使用维护

付辅江

摘　要：轧辊轴承是轧机部件中比较容易磨损和损坏的部件，在轧机生产中，轧辊轴承既保证了轧辊转动的平顺性，同时也起到限制轧辊位置，避免轧辊偏移的作用。因此，轴承的磨损和损坏会直接影响轧制精度和轧机的运行，导致出现残次品或是生产停滞等问题。本文结合生产实际，对万能轧机轧辊轴承失效的原因进行了分析，并提出了日常保养维护的相关措施。

关键词：万能轧机；轧辊轴承；磨损失效；原因分析；日常维护

随着轧制生产线产能的提升和用户对轧制产品质量要求的不断提高，轧辊轴承作为关系轧机设备良好稳定运行的重要零部件，它的使用与保养维护问题也日渐突出。轧机轴承是万能轧机中主要的消耗件和易损件，在轧机生产中，轧辊轴承既承受着轧件传递给轧辊的巨大的轧制力，同时也承受轧辊转动时带来的摩擦力，因此，轧辊轴承的磨损问题是比较严重的。轧辊轴承的磨损和损坏会导致轧辊发生轴向和径向的窜动，使轧制精度出现较大偏差，甚至还会造成轧机设备的停滞，使生产受到影响。针对轧机运行中轧辊轴承常见的失效问题，加强对轧辊轴承的保养维护是十分必要的，对提高万能轧机的生产效率和产品质量、降低生产成本都有重要作用。

一、轧辊轴承的工作特点

1、万能轧机轴承系的基本构成。万能轧机轧辊系由一对水平辊和一对立辊组成，每个轧辊两侧都对应有两个轴承座，轧辊轴承布置在轧辊两侧的轴承座内径上，与轧辊轴头相配合，主要起到支撑轧辊并协助轧辊转动的作用。四列圆珠滚子轴承具有较小的径向尺寸，良好的机械强度和抗冲击性能，可在承受巨大轧制力的工况下保持轧辊的稳定和平顺转动。在轧辊的非驱动侧装有一套承受轧辊轴向力，防止轧辊轴向移动的双列圆锥止推轴承；万能精轧机轧辊驱动端设有一套单列圆柱滚子外置轴承，用来承受弯辊力；立辊轴承为背靠背安装的双列圆锥滚子轴承。

2、万能轧机轧辊轴承的工作特点。与一般机械设备的轴承相比，轧辊轴承主要具有以下工作特点：

（1）受力较大。轧辊轴承与轴承座为轧辊的支撑机构，在轧制过程中，轧件对轧辊的反作用力会全部传递至轴承座与轴承上，因而其承受的轧制力作用力是非常大的。由于轴承座外形尺寸受限，不能大于辊身Z小直径，且辊颈长度又短，所以轴承上的单位荷载很大，其承受的单位压力可高达2000～4800MP，是普通轴承的数倍；pv值是普通轴承的3~20倍。因此，要求轧辊轴承必须具有极高的强度。

（2）运转速度快。万能轧机出口速度可达每秒数十米，在较高的轧辊运转速度下，对轴承的润滑效果和耐磨性都有很高的要求。

（3）工况环境恶劣。首先，轧辊轴承需要承受轧制生产中较高的工况温度；其次，轧制时环境中还存在有许多污水、氧化铁皮等杂质物颗粒，这些杂质物颗粒如果进入轴承内，则会使轴承润滑受到污染，并导致轴承磨损加剧。因此，在轧制生产的恶劣工况环境下，要求轴承具有良好的润滑性和较高的密封性。

综上所述，对轧辊轴承的基本要求是强度高、承载能力大、摩擦系数小、耐冲击，可适应不同速度下的工作；结构方面，要求径向尺寸应尽量小，具备良好的润滑条件、冷却条件和密封性。

二、轧辊轴承失效形式及原因分析

轴承属于轧机部件中的易损件和消耗件，经过一定的使用周期后就会因磨损严重而失效报废，但如果润滑和维护不到位，则会加快轴承的磨损，降低其使用寿命，使其提前失效。轴承失效的原因主要为润滑不良、杂质污染和装配不当，这三类原因占到了轴承失效原因的70％以上。轧辊轴承几种典型的失效形式及其原因分析如下：

1、典型的疲劳损坏。主要表现为轴承滚道与滚动体表面出现断裂变形，并有材料剥落，同时会造成轧辊运转不良，轧辊出现比较大的轴向或径向窜动，设备振动明显；轧辊轧制时，有时还会伴有尖锐刺耳的金属摩擦声。其原因是轴承达到设计使用寿命，出现疲劳磨损。当轴承达到设计使用寿命时，必须要对其进行更换。如果日常润滑保养不当，超载使用或是装配不良，轴承未达到设计使用寿命时就会出现疲劳损坏，此时就应根据使用情况提前更换新件。

2、出现腐蚀痕迹。主要表现为轴承表面出现红褐色锈迹，在滚道、滚珠和保持架上有渣状物，设备运行时振动和磨损增大，出现预载减小或游隙增大。水或其他具有侵蚀性介质的侵入是导致轴承出现腐蚀的根本原因，同时也与轴承的润滑密封不良有关。解决措施首先应减少水、污垢等与轴承的接触，周围环境中不存放带有腐蚀性的物质；再者就是要提高轴承的密封性，使用耐潮润滑油与带密封的轴承。

3、外界颗粒物污染。外界颗粒物的黏附往往会在轴承外套的承载区产生凹痕或剥落，有的凹痕还存在边缘凸起的情况，继而?轴承表面变得粗糙；如果外界硬度较高的颗粒物进入轴承滚道或滚珠内，不仅会污染润滑油，同时在轴承运转时会导致滚珠与滚道磨损的加剧，并使滚道出现凹痕。外界颗粒物的侵入可能是轴承装配或是注入润滑油时带入的，也有可能是在设备运转中密封磨损导致的。防治措施：首先在轴承装配环节应保证周边环境和装配工具的清洁，安装前才能打开轴承包装；在设备润滑保养前，要保证润滑油的洁净，有污染可能的应对润滑油进行过滤后再注入；轧机工作场所应远离磨削加工，经常性地检查并更换轴承密封系统。

4、过热损伤。在较高的工况温度下，过热损伤也是轧辊轴承比较典型的失效原因之一，外在表现是轴承滚动体、套圈与保持架变蓝褪色，轴承滚动体和套圈发生塑性形变，在受热膨胀作用下，轴承有卡死的可能。轧辊轴承转速的提高和轧制负荷的增大都会造成轴承的过热现象，特别是在轴承工作游隙缩小，设备高速、超载运行和润滑不良的情况下，轴承很容易出现过热损伤，甚至可能直接报废。防治措施：一是适当调整和加大轴承的游离间隙，降低运转阻力；二是改善轴承润滑状态，避免过润滑和润滑剂贫乏，保证轴承灵活转动；三是避免设备超速、过载运行，减小轧件、轧辊对轴承的交变荷载冲击；四是在有外部热源的情况下，确保均匀缓慢加热。

5、轴承打滑。表现为轴承表面出现麻点，发生蠕变。原因是轴承配合游离间隙过大，滚珠与滚道间摩擦力不足；在低承载区内，滚珠在滚道上打滑，并在进入承载区时加速；设备运行时快时慢，急剧变速。防治措施：适当调整减小轴承游隙；使用承载能力较低的轴承，设备运行阶段保证足够大的荷载；改善润滑剂。

6、润滑不良。表现为在高承载区压力抛光，低承载区滚道暗灰。造成润滑不良的原因：一是润滑剂使用不充足，质量不佳；二是设备运行温度过高，致使润滑剂粘附降低，润滑失效；三是水与外界杂质的侵入，由于轴承端面密封不严，冷却除鳞水、氧化铁皮等杂质因轴承座端盖与转动件支持环的相对转动，很容易进入轴承座内和轴承游隙空间，继而造成润滑油的乳化变质和黏度下降，使轴承磨损加剧，严重的会导致烧辊事故。防治措施：提高润滑剂质量，使用高黏度润滑剂；保证润滑剂供应充足，涂抹均匀；提高密封系统的防水性能。

7、划痕。表现为圆锥滚子和圆柱滚子轴承的滚道在轴向上带有边缘隆起，深浅不一的划痕，划痕通常按滚子间距分布。主要原因为轴承安装时，内、外套圈不同轴。对此问题，主要应从设备装配环节入手，合理使用安装工具，严格按步骤流程操作，如有条件可在安装时旋转轴承，以确定轴承内、外套圈配合与对中是否良好。

8、轴承套圈轴向断裂。轴承套圈轴向断裂可发生在轴承运转过程中，也可发生在轴承的拆卸环节。原因是轴承套圈与轴配合过紧或是受力不均匀，长期运转易导致轴承套圈撕裂；再者也可能是外部热应力不均所致。防治措施：改善轴承润滑质量；合理调整轴承套圈位置，避免与周围部件对磨；改善套圈质量，使用强度与耐磨性更佳的渗碳钢材质套圈轴承。

三、轧辊轴承的使用及维护措施

1、使用前的注意事项。轴承安装使用前不可打开包装，以避免外界环境杂质污染轴承；装卸时要轻拿轻放，避免剧烈碰撞和摩擦而使轴承损坏。轴承部件应存放在干燥、无腐蚀性物质的场所，长期存放超过防锈期未使用的，应采取必要的清洗和防锈处理。

2、改善轴承使用过程中的润滑条件。一是要保证油路畅通，使轴承得到充足的润滑剂供应。下线装配轧辊时要仔细检查轴承润滑情况，对于润滑不良的应分析原因，采取疏通和紧固措施，对于油管破损无法修复的应予以更换。二是选择高品质的润滑油，根据轧辊轴承使用工况宜采用耐高温、耐水的锂基脂，适时定量加脂润滑，同时还应根据季节温度变化选择合适的润滑脂标号；下线装配和更换轧辊时，清除轴承座中所含杂质后再添加适量清洁的润滑脂。

3、加强对轴承系的日常检查保养。轴承座下线后应重新加入洁净的润滑脂，加脂时应以新脂从出口溢出为止。排出的旧润滑脂中如发现里面有铁粉等异物时，必须分解检查；如发现其中含有较多水分时，则应对密封圈进行分解检查，确保密封圈唇部、推力环及补充环密封圈滑动面没有异物或擦伤，异常情况下应更换密封圈。此外还应做好对轴承的定期检查，将轴承从座内取出，进行清洗、检查和调换负荷位置。

4、使用中在线监测轧辊轴承温度。以往轧辊轴承的损坏都是以电机电流大小为依据的，当电流超过要求时，往往轴承的损坏已非常严重或是已报废，并且换辊也会影响生产。为及时发现轴承磨损情况，可采取在线监测轴承温度的办法，生产中利用测温枪定时测量轴承温度，发现温度异常时及时向生产调度汇报，提前做好换辊准备，利用计划检修时间换辊，从而避免因轴承损坏造成的非计划误时。

四、结语

轧辊轴承是关系轧机生产的关键性部件，在恶劣的工况环境下同时也是易于损坏的部件。对此，应对轧辊轴承使用中出现的异常情况做好防范措施，加强对轴承的日常维护，才能减少轴承失效问题的发生，延长轴承使用寿命，从而保证生产，降低成本消耗。

（来源：河北企业）