軋機軸承失效原因分析及預防
摘要：
本文針對軋製生產中軋機軸承經常出現損壞而嚴重影響生產的現象，從各方面對軋機軸承失效產生的原因進行了分析，並對產生失效的主要因素提出預防措施，以提高軸承使用壽命，降低軋機軸承的損壞，減少軋機故障停機時間，保證生產順利進行。
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動，承受著由軋輥傳遞來的軋製力，並保持軋輥在機架中的正確位置。軋機軸承作為軋機的關鍵備件，其工作狀態對軋鋼產量以及質量都有著重要影響，但在日常工作當中軋機軸承時常發生損壞，使生產受到影響，給企業造成了巨大的經濟損失，如何減少軋機軸承的損壞次數，提高軋機的作業率，成為裝置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
軋機軸承屬於精密部件，但其承載壓力大，工作環境極差，長期處在高溫、高熱、高壓水除鱗、氧化鐵皮飛濺環境下工作，冷卻水、氧化鐵皮、硬質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複雜，經常以一種或多種形式交叉表現，引起這些失效現象的原因也可能一個或多個因素共同作用的結果，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絡。現就軋機軸承失效的主要原因進行分析探討。
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，材料的潔淨度差，含有較多非金屬夾雜物，破壞了金屬基體的連續性，降低了材料的塑性、韌性以及疲勞效能，在交變應力反覆作用下，夾雜物附近發生應力集中，造成點蝕，點蝕擴充套件後將形成疲勞剝落，疲勞剝落的後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，形成集中負荷高應力區，導致區域性應力集中；
（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，使接觸表面應力增大，軸承載荷分佈不均勻，並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
（1）不合理的裝卸。安裝使用工具不當、拆卸、安裝方法不正確，受力過大或受力不均勻，導致碎裂等。
（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，導致軸承載荷分佈不均勻，使軋機軸承的承載能力下降，加速軋機軸承的磨損。
（3）遊隙不合適。軸承安裝遊隙的大小關係到整個軋輥的執行狀態，它對軸承的載荷分佈、運轉精度、使用壽命、磨擦和溫升等效能都有影響。軸承安裝遊隙過小，相關零件相蹭和潤滑不良，是軋機軸承產生過熱或燒損的重要原因；軸承安裝遊隙過大，導致裝置產生振動和噪聲，旋轉精度降低，應力集中等現象。
1.4、潤滑不良
（1）選脂不當。潤滑脂質量不合格，或變質失效。
（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，產生的表面應力，造成表面損傷。
1.5、密封不可靠
有汙物、溼氣、水分、異物顆粒等侵蝕軸承工作表面，存放時生鏽，而產生磨損；或密封不良使顆粒和雜物滲入軸承工作表面，使潤滑油膜遭到破壞，造成應力集中點，產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。軋製負荷或衝擊負荷過大，例如，軋製工藝不合理，冷鋼軋製、前道坯料尺寸過大、傳動不平穩，轉速過高，軸承工作溫度過高等，異常負荷造成區域性過載，在劇烈的衝擊負荷及交變應力的作用下，軸承工作表面接觸應力加大，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）軸承在靜態或低速狀態下承受較大負荷或衝擊負荷，使滾動表面產生塑性變形，造成壓痕，例如，軋機卡鋼時。
2、 預防措施
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於非正常原因造成的，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，採取一定的預防措施是非常必要的。
2.1、加強線上跟蹤監測，做好工作記錄
（1）建立軋機軸承使用維修檔案，根據機架軸承座的編號，記錄軋機軸承的更換時間，線上使用週期，損壞原因以及維護和監測狀況等，加強對軋機軸承運維狀況的管理，做好資料統計，研究總結軋機軸承失效的規律性和共性的問題，以便準確具體地提出軋機軸承降耗措施。
（2）加強過程監測是早期預防軋機軸承失效，避免突發性事故的有效措施。聽，透過聽聲音來判斷軋機軸承是否正常執行，借用超聲波檢測儀可以更有效地發現問題；看，如果潤滑脂變色變髒，說明潤滑脂受到汙染或變質，應對密封進行檢查，並及時更換潤滑脂；測，利用紅外線測溫儀觀測溫度的變化，溫度異常時，應及時停機處理。
（3）嚴格執行軋鋼工藝規程，禁止過超大料和冷鋼，防止軸承過載而碎裂；儘可能減少低速爬行、低速點動和空載盤車；發生堆鋼情況時，應迅速處理，避免滾動體出現壓痕和密封圈老化。
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、避免將雜質異物帶進軸承內部，防止軸承在安裝階段受到汙染，以保證裝配精度。
（3）軸承拆卸後，應對軸承座及其附件進行清洗、測量，零件應符合圖紙尺寸公差和技術要求，對於達不到圖紙要求的零配件應予修理或報廢。
（4）使用正確的裝配工具，避免強烈衝擊，裝配輥環時禁止用大錘敲擊，或擊打軸承擋邊內側、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）採取合適的軸承遊隙，一般來說，在工況條件允許的情況下，遊隙越小越有利於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，並轉動軸承座觀察有無卡阻現象。
（6）正確安裝調整軋機，減少引起偏載、力偶矩及衝擊力大的因素。
2.3、提高軸承的潤滑質量
（1）根據軋機軸承工作環境的特點，高溫、高負荷、高精度、中低速以及密封效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效能良好，防鏽性和抗氧化性也較好，適用溫度範圍廣，常用於潮溼和與水接觸的機械部位。
（2）潤滑脂的填充量要合適，由於軋機軸承的工作環境極差，且軸承轉速為中低速，所以要把軸承和軸承座裡面全部填滿，起到一定的密封作用，使軋機軸承工作表面始終處於油膜正常狀態。
（3）潤滑脂的更換。軋輥運轉一定時間後，應拆下軸承座對軸承進行檢查，檢視油路是否通暢，潤滑脂是否缺脂、失效、變質、變硬，潤滑脂中是否含有氧化皮和其它雜質，如果缺脂，重新加入潤滑脂，新增潤滑脂時應注意，不同牌號的潤滑脂不能混用；如果潤滑脂已經失效，必須徹底更換，更換新脂時，應把軸承內原有的潤滑脂完全清除，將部件清洗乾淨，再注入新的潤滑脂，並對滾動體、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，確保軸承的密封效能，嚴格“三防”，防水、防塵、防漏，保持軋機軸承內部良好的潤滑狀態。
3、結語
透過對採取一系列改進措施，顯著提高了軋機軸承的使用壽命，降低了生產成本，減少了軋機故障停機時間，提高了生產效率，節約了社會資源，為企業創造了更好的經濟效益。
