陳鑫

（武漢商學院）

摘　要：板帶冷軋軋機工作輥的軸承多為四列圓錐輥子軸承，工作輥軸承在高速環(huán)境下工作，影響使用壽命。從使用角度來說影響軸承壽命的因素包括：安裝不正確，兩端安裝軸承的軸面同軸度沒有達到要求，軸承配合軸面粗糙度沒有達到使用精度，潤滑方式不合理，軸承游隙過大或者過小等。因此對影響軸承壽命的因素分析與研究十分必要。

關(guān)鍵詞：軋機工作輥；軸承壽命；同軸度；粗糙度；游隙

板帶冷軋軋機工作輥軸承需滿足很高的使用要求，軋機生產(chǎn)線在日常生產(chǎn)過程中，工作輥內(nèi)的軸承經(jīng)常會被燒損，軸承一旦燒損，將導致產(chǎn)線停產(chǎn)，停產(chǎn)時間過長會造成一定的經(jīng)濟費用，使得成本增加。因此選用質(zhì)量好的軸承，合理的降低軸承損壞率，減少故障停產(chǎn)，可以有效的提高軋機的工作效率。雖國內(nèi)外的許多冷軋廠選擇質(zhì)量較好的進口軸承，但國內(nèi)知名軸承廠生產(chǎn)的高速輥子軸承正在逐步追趕世界先進水平。

1、影響軸承壽命的相關(guān)因素

目前國產(chǎn)軋機生產(chǎn)線多采用六輥可逆軋機，多為五連軋，以某冷軋廠帶寬1400精軋機為例，1580線精軋機工作輥采用美國鐵姆肯公司( TIMKEN)進口系列軸承。該軸承的類型為四列圓錐滾子軸承，采用雙列軸承。該類型軸承的組成部分為滾子、保持架，軸承內(nèi)外圈以及相關(guān)組件，可承受徑向載荷和軸向載荷，其中徑向為主要受力方向。軸承外圈與軋輥輥徑為間隙配合方式，安裝時將軸承裝入軸承箱內(nèi)，然后再裝入軋輥軸頸。冷軋軋機工作輥的軸承失效多數(shù)為軸承表面燒毀、斷裂失效等非正常失效，其中主要與軋機高速和高油污的工作環(huán)境相關(guān); 另外對軸承不正確的安裝、與軸承配合的軸和軸承座的加工精度不達標、及沒有合理定期維護軸承等因素也嚴重影響軸承的使用壽命。軋機軸承屬于高端精密部件，軸承工作環(huán)境十分復雜，包括高溫下工作，高壓水，氧化皮飛濺環(huán)境下，多種外部不利環(huán)境會促使軸承燒損速度加快，在對燒損軸承進行拆換時發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)部損傷點多為內(nèi)外圈輥道出現(xiàn)麻點，滾動體出現(xiàn)擦傷、裂紋等失效現(xiàn)象。

1.1軸承安裝不規(guī)范

軸承安裝不規(guī)范會造成軸向震動大，有異響，過熱量大，Z終導致軸承燒損，而從實際應(yīng)用上面來看，傳動端的安裝影響因素要大于操作段，軸承的安裝是否規(guī)范直接影響軸承的使用壽命，專業(yè)技術(shù)人員對軸承的安裝也是軸承使用安全的Z基本保障，故必須對工作輥軸承進行科學合理的安裝。由于四列圓錐輥子軸承直徑、寬度大，工作輥軸承的安裝較為復雜，需要分為幾步：

1) 軸承內(nèi)圈與軸的熱裝，需要在軸承感應(yīng)加熱器上均勻加熱至 130 度左右。軸承內(nèi)圈與軸之間是過盈配合，因此軸承內(nèi)圈必須熱裝; 

2) 軸承外圈和保持架由吊臂或行車吊入軸承座內(nèi)，如果滾動體和軸承外圈方便拆卸就分別裝外圈和滾動體；

3) 軸兩端分別插入兩個軸承座內(nèi)，調(diào)整間距; 

4) 安裝端蓋，一端留出一定游隙，另外一端擰緊; 

5) 密封圈的安裝; 

6) 調(diào)整止動墊片，擰緊鎖緊螺母;

7) 油氣潤滑的安裝;

8) 防銹油的涂抹。

在安裝調(diào)整過程中還可以通過水準儀輔助軸承座的裝配。按步驟合理的安裝，有效提高了軸承與軸、軸承座和端蓋的配合精度，改善了軸承的工作壽命，使得生產(chǎn)的板材表面質(zhì)量更佳。

1.2軸和軸承座的加工精度不達標

軸承的內(nèi)外圈配合面加工精度不高影響工作輥兩端軸承的同軸度。精密冷軋軋機的工作輥工作時候的徑向跳動不能超過0.05mm，否則不能很好地保證軋制板帶的表面精度或者造成板帶表面厚度不均，影響產(chǎn)品質(zhì)量。與軸承配合的軸面和軸承座表面粗糙度必須達到1.6um，同軸度要求在0.02mm內(nèi)，故輥子的精加工必須上磨床，軸承座的內(nèi)表面精加工需要在數(shù)控鏜床上進行。

1.3軸承缺少合理定期維護

在軋制過程中，產(chǎn)生很大的徑向力加上高速旋轉(zhuǎn)常使工作輥軸承出現(xiàn)疲勞點蝕，甚至膠合，故需要對軸承進行定期檢查和維護。軸承缺少定期合理維護加速了軸承的損壞，目前冷軋廠主要采用以下幾個方式對軸承進行維護保養(yǎng)。

1) 定期拆洗軸承，做詳細記錄; 

2) 定期檢查輥子、軸承座的軸承配合面的尺寸精度，對超差的輥子進行修磨，修磨后的輥子繼續(xù)使用，直到不能滿足繼續(xù)使用要求; 

3) 工作輥高速工作過程中，軸承保持架和軸承外圈會產(chǎn)生振動，長期工作外圈輥道會疲勞剝落，造成軸承失效。因此可以對工作輥兩端軸承換位使用。

1.4異物入侵軸承內(nèi)部

當軋機工作時由于車間廠房內(nèi)環(huán)境，軸承座密封失效等因素，常有異物進入軸承內(nèi)部，導致軸承燒損，當有顆粒較大的異物進入軸承時異物會阻礙軸承內(nèi)部的滾動摩擦，使得摩阻系數(shù)增大，內(nèi)部?動摩擦力瞬時增加，軸承內(nèi)部溫度升高，甚至會導致滾動體，保持架斷裂。當異物直徑較小時，異物顆粒可能進入到潤滑油中，潤滑油是循環(huán)的集中潤滑，從而導致異物顆粒循環(huán)到其他軸承中，影響更多的軸承，Z終可能導致多個軸承發(fā)生失效作用。

2、改進措施

1) 為軸承的使用編寫技術(shù)標準和使用流程，是裝配程序標準化，每個裝配環(huán)境做好記錄并及時進行檢查，對軸承的轉(zhuǎn)配要嚴格按照圖紙要求進行公差范圍內(nèi)的安裝。使用過程中調(diào)節(jié)軸承內(nèi)部的游隙時可以提前給予軸承一定的預過盈量，同時注意調(diào)整軸承內(nèi)外圈的軸向間隙，密封圈的安裝要注意精密性控制，所有軸承裝配完畢后必須要進行裝后檢測方可上軋機。 

2) 對工作輥壓下量合理規(guī)范，對壓下的載荷進行控制，合理的降低徑向載荷。布置油路的離線檢測裝置，遠程檢測潤滑油系統(tǒng)的油路通暢度和油的清潔度，及時反饋液壓油的清潔度等級，對工作環(huán)境進行實時監(jiān)控，保證軋機工作范圍內(nèi)工作環(huán)境的衛(wèi)生整潔。

3) 工人和技術(shù)人員在工作時，嚴禁佩戴手套，以防止手套中棉絮落入軸承內(nèi)部，充分及時利用現(xiàn)場壓縮空氣氣槍對輥子和軸承內(nèi)部進行清理，吹風雜質(zhì)，及時處理。

4) 對主要軋機備件的尺寸進行嚴格檢驗，保證機械密封性的完好。對磨損超標的進行更換，防止冷卻水等異物進入潤滑系統(tǒng)。

5) 確保設(shè)備良好的工作狀態(tài)，處理所有軋機尤其是精軋區(qū)域聯(lián)接軸托架的磨損部位，徹底消除隱患。在軋機調(diào)整軋制中心線時，連接好軋機后先將聯(lián)接軸移至超過軋制中心線，再反方向點動縮回4mm 的間隙，減輕因聯(lián)軸器在運動過程中對軋輥的軸向力沖擊。

6) 對軋機生產(chǎn)線進行跟蹤，及時檢測軋機各臺組合設(shè)備的工作狀態(tài)，對鋼板的軋制的技術(shù)工藝合理優(yōu)化，根據(jù)不同來料的材料和帶寬編制合理的軋制流程，避免軋制過程中發(fā)生堆鋼，斷帶等情況，都可以避免對軸承的損傷。

3、軸承游隙的選擇和分析

所謂軸承游隙，即指軸承在未安裝于軸或軸承箱時，將其內(nèi)圈或外圈的一方固定，然后便未被固定的一方做徑向或軸向移動時的移動量。根據(jù)移動方向，可分為軸向游隙和徑向游隙。軸承游隙的選擇和調(diào)整對軸承的滾動疲勞壽命、溫升、噪聲、振動及機械運轉(zhuǎn)精度等性能都有影響。工作輥軸承的游隙過大會降低軸承的承載能力及軸承的壽命，產(chǎn)生沖擊載荷，輥子會軸向竄動，影響板帶的表面精度; 軸承游隙過小會導致軸溫升高過快，可能導致軸承滾動體卡死、軸承燒灼等現(xiàn)象。合理的軸承游隙能夠提高軸承的使用壽命，游隙過小，可能導致軸承燒壞，游隙過大，軸承松動產(chǎn)生振動影響使用。因此在工作輥軸承的安裝過程中，對軸承游隙的準確測量，以及游隙的調(diào)整時十分重要的。

測量軸承的游隙時，為得到穩(wěn)定的測量值，一般對軸承施加規(guī)定的測量負荷。因此，所得到的測量值比真正的游隙( 稱做理論游隙) 大，即增加了測量負荷產(chǎn)生的彈性變形量。但對于滾子軸承來說，由于該彈性變形量較小，可以忽略不計。目前國內(nèi)對工作輥以及支撐輥等的軸承游隙測量并沒有明確的文件，目前主要是根據(jù)冷軋廠技術(shù)人員的經(jīng)驗進行評估。該方法由于操作人員不同會產(chǎn)生較大的差別。對工作輥軸承游隙的測量就是測量端蓋與軸承端的軸向距離。軸承游隙范圍一般到0到1mm 之間，且測量目標在軸承座內(nèi)部因此很難準確測量。一般在軸承端面和端蓋之間加調(diào)整墊片，然后扳手擰緊，用游標卡尺測量調(diào)整墊片的厚度值，該厚度值就是軸承游隙。另外影響軸承壽命的其他非自然因素還有軸承的潤滑情況( 油氣潤滑與脂潤滑各自優(yōu)勢的比較) ，冷軋機操作工人對軋機的操作等。

4、結(jié)論

工作輥軸承在冷軋機組生產(chǎn)中應(yīng)用量大，直接關(guān)系到生產(chǎn)成本的高低。對該技術(shù)領(lǐng)域的知識及經(jīng)驗總結(jié)十分必要。游隙的大小的選擇對軋機工作也有著重要影響，故有必要對軋輥的軸承游隙進行一項專業(yè)研究?，F(xiàn)有技術(shù)可以對不同游隙的軸承進行有限元分析，比較不同游隙不同直徑及型號的軸承使用壽命、失效形式。但是工作量很大，需要耗費大量人力與物力，因此還需要探討更好的研究方法。

來源：《科技風》2017年第12期