張?bào)w陽
（洛陽有色金屬加工設(shè)計(jì)研究院）
摘 要：本文介紹了有色金屬板帶軋機(jī)軋輥軸承的特點(diǎn)和類型，分析了軋輥軸承的安裝要點(diǎn)和失效原因；并提出了延長其使用壽命的措施。
關(guān)鍵詞：軋輥軸承；安裝;失效；壽命
軋輥軸承是有色金屬板帶軋機(jī)的主要關(guān)鍵件之一，用來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥，并保持軋輥在機(jī)架中的位置。軋輥軸承在企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行中屬于易損易耗件。由于軋輥軸承存在價(jià)格高、供貨周期長等原因，很多企業(yè)都把軋輥軸承的消耗列入生產(chǎn)經(jīng)營考核指標(biāo)。所以，正確使用和維護(hù)軋輥軸承，提高其可靠性和延長壽命，對(duì)于降低能耗、節(jié)約成本、提高產(chǎn)能、最大限度的提高企業(yè)效益是至關(guān)重要的。
1 軋輥軸承的特點(diǎn)和類型
軋輥軸承最突出的特點(diǎn)是單位壓力大，單位壓力超過一般用途軸承的2~5倍，甚至更高。并且工作速度的變化范圍較大，工作環(huán)境比較惡劣。軋輥軸承有滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承和液體摩擦軸承(俗稱油膜軸承)三種類型。目前，滑動(dòng)軸承已趨淘汰，只在老式軋機(jī)上仍有使用；液體摩擦軸承具有適合在高速重載條件下使用等特點(diǎn)，在鋼鐵軋機(jī)上應(yīng)用比較廣泛；滾動(dòng)軸承具有摩擦系數(shù)小、精度高、運(yùn)動(dòng)安全、維護(hù)簡(jiǎn)單、易于系列化等優(yōu)點(diǎn)，在有色金屬板帶軋機(jī)中絕大多數(shù)使用的是滾動(dòng)軸承。
有色金屬板帶軋機(jī)軋輥用滾動(dòng)軸承主要有三種類型：四列短圓柱滾子軸承、四列圓錐滾子軸承和球軸承。
1.1四列短圓柱滾子軸承
有色金屬板帶軋機(jī)軋輥用圓柱滾子軸承為四列短圓柱滾子軸承，這種軸承的摩擦系數(shù)小，圓柱高度不大；對(duì)于一定的輥頸直徑來說,它的外形尺寸��；對(duì)于一定的輥身直徑來說，它可容納更大的輥頸直徑。這種軸承承載能力高、運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，適于在高速重載條件下工作。但是，這種軸承只能承受徑向載荷，不能承受軸心載荷，必須與能夠承受軸向載荷的軸承(如深溝球軸承等)配合使用。通常，這種軸承的內(nèi)圈與軋輥輥頸為過盈配合，外圈與軸承座為過渡配合，磨輥和拆卸時(shí)，內(nèi)圈附在軋輥上不分離，圓柱滾子在外圈上。
1.2四列圓錐滾子軸承
四列圓錐滾子軸承主要適用于承受以徑向載為主的徑向與軸向聯(lián)合載荷。四列圓錐滾子軸承為分離型軸承，其內(nèi)圈組件和外圈可以分別安裝，裝拆方便。采用四列圓錐滾子軸承作軋輥軸承，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。但在相同尺寸條件下，承載能力沒有圓柱滾子軸承大。
1.3球軸承
在有色金屬板帶軋機(jī)中，當(dāng)軋輥軸承采用四列短圓柱軸承時(shí)，需專門設(shè)置受軸向載荷的球軸承。采用的球軸承的主要類型有單列深溝球軸承、單列向心推力球軸承、雙列向心推力球軸承、單列成對(duì)安裝角接觸球軸承、單列四點(diǎn)接觸球軸承和雙列角接觸球軸承。
2 軋輥軸承的安裝
正確的安裝軋輥軸承，對(duì)于提高其運(yùn)轉(zhuǎn)精度和延長使用壽命是非常重要的，很多過早損壞的軸承，并非都是其本身的質(zhì)量問題，很大程度上是因?yàn)榘惭b不當(dāng)造成的。
2.1安裝前的準(zhǔn)備
軋輥軸承在安裝前應(yīng)對(duì)各相關(guān)零部件（包括輥頸、軸承座、止推環(huán)等）進(jìn)行尺寸精度、幾何精度、表面粗糙度等檢查，這些參數(shù)必須符合技術(shù)要求，并清除所有相關(guān)件內(nèi)的鐵屑和飛邊毛刺。軸承和各相關(guān)零部件要涂抹潤滑油，并保持安裝現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的衛(wèi)生和清潔。
2.2安裝內(nèi)圈
四列圓柱滾子軸承的內(nèi)圈與輥頸是過盈配合，安裝之前應(yīng)先把內(nèi)圈加熱到90～100℃左右。一般用電磁感應(yīng)加熱器加熱，也可用油浴加熱，保證其受熱均勻。嚴(yán)禁用火焰明火加熱，加熱符合要求后，快速將內(nèi)圈套入輥頸，在安裝過程中，可用銅棒敲打,使內(nèi)圈與擋環(huán)等緊密貼合。
2.3安裝外圈(包括軸承組件)
外圈和軸承座一般是過渡配合。裝配時(shí)將外圈用銅棒輕輕敲入軸承座內(nèi)，并貼近固定端。在裝外圈時(shí)注意其端面與保持架滾子組件端面是否有標(biāo)記，如有標(biāo)記，裝入時(shí)必須保持標(biāo)記一致；如無標(biāo)記，則應(yīng)按拆開軸承包裝時(shí)的初始配置狀態(tài)順序裝入。
2.4軸承座裝入輥頸
軸承座裝入輥頸之前，應(yīng)用工裝把軸承座中心和軋輥中心重合，裝入時(shí)邊推邊小幅轉(zhuǎn)動(dòng)軸承座，防止內(nèi)圈與滾子刮傷。裝入后，應(yīng)左右旋轉(zhuǎn)檢查其靈活性，如有卡阻現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)拆下，適當(dāng)處理后再安裝。
3 軋輥軸承的失效
3.1接觸疲勞失效
接觸疲勞失效是指軸承工作表面因受到交變應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的材料疲勞失效，常見的形式是疲勞剝落。它首先從接觸表面以下最大交變切應(yīng)力處產(chǎn)生，然后擴(kuò)展到表面形成不同的剝落形狀，如點(diǎn)狀為點(diǎn)蝕或麻點(diǎn)剝落，剝落成小片狀的為淺層剝落，隨著剝落面的逐漸擴(kuò)大深入，形成深層剝落。
3.2磨損失效
磨損失效是指軸承工作表面之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致其工作表面金屬不斷磨損而產(chǎn)生的失效，持續(xù)的磨損將引起軸承零件逐漸損壞。磨損失效是軋輥軸承中常見的失效模式之一，通常有磨粒磨損和粘著磨損。磨粒磨損是指軸承工作表面之間擠入外來堅(jiān)硬粒子或金屬表面的磨屑且接觸表面相對(duì)移動(dòng)而引起的磨損。粘者磨損是指由于摩擦表面的顯微凸起或異物使摩擦面受力不均，在潤滑條件惡化時(shí)，因局部摩擦生熱而造成的摩擦面局部變形和摩擦顯微焊合現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)金屬表面可能局部熔化。
3.3斷裂失效
軋輥軸承斷裂失效的主要原因是軸承本身缺陷和過載。當(dāng)外加載荷超過材料強(qiáng)度極限而造成軸承及其零部件的斷裂稱為過載斷裂，過載的主要原因是突發(fā)故障或安裝不當(dāng)。當(dāng)軸承零件的微裂紋、縮孔、氣泡、大塊外來雜物、過熱組織及局部燒傷等缺陷在沖擊過載或劇烈振動(dòng)時(shí)引起的斷裂為缺陷斷裂。一般來說，軋輥軸承的斷裂大多數(shù)為過載斷裂。
3.4腐蝕失效
有色金屬板帶軋機(jī)的工作環(huán)境比較惡劣，實(shí)際生產(chǎn)過程中不可避免的要接觸到水以及腐蝕性介質(zhì)，這會(huì)引起軸承的生銹和腐蝕，另外軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中還會(huì)受到微電流和靜電的作用，造成軸承的電流腐蝕。生銹和腐蝕會(huì)造成內(nèi)外圈和滾子表面的坑狀繡，隨著生銹和腐蝕的逐步擴(kuò)大，最終引起軸承的失效。除此之外，軋輥軸承在工作中，由于外界和內(nèi)在因素的影響，使原有的配合間隙改變、精度降低、溫升等均可造成軸承的失效。
4 延長軋輥軸承壽命的措施
4.1定期調(diào)整軸承受力區(qū)域
建立軸承的使用檔案，定期對(duì)軸承進(jìn)行清洗、檢查，檢查內(nèi)、外圈工作面和滾動(dòng)體表面的磨損情，每運(yùn)轉(zhuǎn)600~800小時(shí)將軸承外圈旋轉(zhuǎn)120°～180°以調(diào)換其受力位置，可延長其使用壽命。
4.2定期調(diào)整軸承裝配精度
對(duì)軋輥軸承壽命影響最大的裝配精度就是游隙。游隙的大小直接決定軸承內(nèi)部的載荷分布狀態(tài)，特別是軸承內(nèi)最大滾動(dòng)體載荷的變化。游隙的過大或過小，會(huì)造成軋制時(shí)出現(xiàn)竄輥或軸承燒損、抱死現(xiàn)象。軸承的內(nèi)部游隙因配合、運(yùn)行溫度、承載后的變形等影響經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化，因此在拆卸軸承座時(shí)重新合理的調(diào)整游隙，可顯著提高其使用壽命。
4.3合理選用潤滑方式
軸承潤滑的目的是在滾動(dòng)表面形成油膜，金屬表面之間形成彈性流體動(dòng)力潤滑油膜,降低金屬表面磨損，提高其使用壽命。根據(jù)速度和載荷情況，軋輥軸承可采用稀油潤滑、干油潤滑、油霧潤滑和油氣潤滑等潤滑方式。采用干油潤滑時(shí)，由于軋制油的沖洗，把干油脂溶入了軋制油里面，污染了軋制油，進(jìn)而導(dǎo)致帶材表面帶有油斑，影響產(chǎn)品質(zhì)量，故已很少使用。另外，由于稀油潤滑存在工況條件復(fù)雜、油霧潤滑存在污染環(huán)境等缺點(diǎn)，在現(xiàn)代化有色金屬板帶軋機(jī)軋輥軸承的潤滑中廣泛采用的是油氣潤滑。油氣潤滑具有潤滑效能高、利于環(huán)保、可使用的油品粘度廣、運(yùn)行和維護(hù)成本低、耗油量低、可監(jiān)控性好等優(yōu)點(diǎn)，特別適合高速軋機(jī)。
4.4合理選擇密封方式
只要密封件和密封方式選擇得好，其軋輥軸承的消耗一般均較少。反之，軸承的消耗必然很高。在選擇合理的密封方式和質(zhì)量可靠的密封件的同時(shí)，國內(nèi)外板帶軋機(jī)已有選用密封軸承的發(fā)展趨勢(shì)，即在軸承的兩端及內(nèi)隔離環(huán)等處，加以密封件對(duì)軸承再一次密封。雖然此密封軸承在使用中占用了一定的設(shè)計(jì)空間，但由于良好的密封，使得軸承始終處于充分的潤滑狀態(tài)和清潔的工作環(huán)境，顯著提高了軸承的使用壽命。
5 結(jié)束語
軋輥軸承作為有色金屬板帶軋機(jī)的主要關(guān)鍵件之一，它的使用過程中還有未知的環(huán)節(jié)有待進(jìn)一步的挖掘和改進(jìn)。通過合理的設(shè)計(jì)選用、安裝、維護(hù)等環(huán)節(jié)，有效的提高其運(yùn)行可靠性，顯著的提高其使用壽命，不斷的提高企業(yè)的經(jīng)營效益，仍是我們孜孜以求的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
[1]陳彥博，趙紅亮，翁康榮。有色金屬軋制技術(shù)。北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007：1-1.
[2]陳國慶，冷軋帶鋼軋輥軸承的使用分析。包鋼科技，2005年10月，Vol.31，No.5
來源：《有色金屬加工》
（版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有）
