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1、堕塑！鲤三丝 ' 轴承年期丽， 冷轧机用四列圆柱滚子轴承异常失效分析及控制 常煜璞（洛阳轴研科技股份有限公司 大型轴承开发部，河南洛阳） 摘要：针对冷轧机某现场使用时异常故障的情况，对其关键部件一四列圆柱滚子 轴承的失效形式进行了分 析，给出了轴承设计、制造及应用环境控制方面的建议。关键词：滚动轴承；冷 轧机轴承；失效分析；控制中图分类号： '；王 文献标志码： 文章编号：一（） 一 提高轧机轴承的使用寿命，一直以来是轧机轴承设计追求的目标，无论是轴承结 构的改进，还 是主机设备的改进，近年来都有了长足的发展。但轧机轴承在使用中仍经常遇到 一些问题。本文通过实际案例，就设计、制
2、造、环境控制及维护保养等方面进行 了一些总结，期望对轧机轴承的设计和使用有所帮助。 子轴承的内圈滚道表面，颜色已呈红综色，烧伤严重，滚道表面布满凹坑和麻 点；图为支承辊使用的四列圆柱滚子轴承的滚子和外圈组件，滚子表面材料大 块剥落，滚子表面呈红棕色，严重烧伤。主机为型冷轧机，支承辊所用四列圆柱 滚子轴承外形尺寸为筘衄 ×妒 ×衄，轧制速度最大为 ；轧制力最大为。 四列圆柱滚子轴承异常破坏形式 及分析图至图所示为在某轧制主机厂生产使用 根据介绍，由于产量任务，该轧机经常满负荷工作，润滑不及时，同时轧机预警 系统损坏且未及时修复，没有及时发现轴承异常，导致支承辊起火。从轴承损坏
3、 情况分析，图套圈轴向断裂，裂纹沿套圈轴向断开，属于超载荷或轴承安装配 合选择不当（过紧）所致；图滚道疲劳剥落表面磨痕明显，金属有片状脱落， 也是超载荷和润滑剂失现场所拍的冷轧机用四列圆柱滚子轴承损坏的几种典型案例：图为支承辊使用的四列圆柱滚子轴承的内圈，整个内圈沿轴向断裂，并贯穿内径，内 孔表面严重烧伤；图为工作辊使用的四列圆柱滚收稿日期： ；修回日期： 效所致；图滚子两端边缘磨损严重，滚子破裂、掉块。主要是超载荷和润滑失 效所致。法的研究航空发动机，（）： 林基 恕航空发动机主轴滚动轴承的技术进展燃气涡轮试验与研究，（）： 砭田地触】舳触觚 ，（）： ）锄 '舯 晡，哪姗 哪 耐
4、刚 在坤鹊讪嘲娜 铭如瑭璐 ，枷咖也 船强 伍 。（）： （）： 功 ，协，明玛舢硝 锄啪】面鹏螂面。铲且耐铲他碱（）： '璐西咖 出协，枷哪西 】 （）： 衄 咖吐蹦鲥 移瑁（编辑：赵金库） 吼锄，锄删确； ”硒 枷鹏山 ，（）： 万方数据 常煜璞：冷轧机用四列圆柱滚子轴承异常失效分析及控制 长寿命设计和制造 提高轴承的设计寿命 轧机轴承的设计中，结合国内外轴承的研究， 极限化选择主参数，保证额定载荷最大和计算寿 命最长（轧机轴承理论寿命为正常使用条件下 ）。材料选用时，一般选取优质 真空脱气钢或电渣重熔高碳铬轴承钢，保证轴承钢材料氧含量小于 × ，在淬火加热时也可增加短时
5、间渗碳或渗氮处理，使表面残留有较大的压应 力，有助于提高疲劳抗力；对于大的冲击载荷，宜选用渗碳钢材料，使套圈工作 表面保持有 厚的渗碳层，使轴承工作表面具有很高的硬度，心部具有良好的抗冲击韧 性。润滑结构设计轧机轴承使用环境较恶劣，轴承的再润滑结万方数据 构对于轧机轴承至关重要。本案设计的润滑结构为：四列圆柱滚子轴承在轴承端 面以及外径面均设计有润滑油槽和油孔，如图所示。图四列圆柱滚子轴承润滑结构示意图轴承的加工制造滚子与套圈通常是线接触，可采用线接触弹流润滑理论来分析轴承润滑状态。根 据文献计算的最小油膜厚度，典型膜厚为 脚，膜 厚比通常为 （）。在轴承的制造过程中，加工滚道时的粗 糙度选取
6、即考虑了这一因素。根据国外的研究，在选取合适的润滑剂黏度的情况 下，粗糙度的加工适合并满足相应的油膜厚度时，轴承可靠性寿命系数对于滚子 轴承可以增加至大于，对于轴承的寿命极为有利。 根据冷轧机轴承的实际使用情况，提高轴承精度储备，降低轴承相关对等的离散 性，降低轴承在制蒿纛黧磊黝名嚣件的加工所 配合面粗糙度，是目前轧机轴承制造的技术关键。 造成的内部应力对于轴承配合尺寸以及滚道尺寸的离散、滚道油沟尺寸的稳定性 影响很大。轴承使用中，由于滚子对载荷的传递，轴承在受冲击载荷时滚道油沟 及内圈受力较大，存在的内部应力是造成滚子端部剥落和轴承内圈破裂不可忽视 的原因。在制造工序间增加套圈磨加工后的热处
7、理回火稳定工序，消除应力以尽 量减少所带来的危 害。有条件时，应尽可能地延长消除应力的时间，如自然时效等使应力充分释 放。（）控制轴承配合尺寸的离散度。内、外径尺 寸的离散性要小，以保证主机安装时，轧辊两侧保持间隙均匀，受力稳定。在保 证轴承滚子组内径的条件下，轴承内部滚道尺寸和滚子尺寸为保证轴承游隙需选 配确定，由于加工中两列滚道的加? ? 轴承 工不是同步完成，因此需要严格保证两列滚道及 滚子尺寸的离散度，以避免轴承在运转中发生受力偏斜、润滑不均而过早丧失精 度和损坏。（）提高轴承配合表面粗糙度要求。在加工中选择合适的砂轮粒度，合理调整 砂轮修整次数，采用合适的冷却液等使轴承配合面加工精度
8、和粗糙度有较高的水 平。轴承的使用及维护保养 轴承使用中须注意两点：一是不能过载，二是润滑合理。轴承安装后应定时检查 润滑油路的畅通，并进行听查和测量其工作温度；在轴承静止状态中检查或进行 润滑油脂的分析；避免设备超负荷工作造成轴承过早破坏；每隔 个月彻 底检查轴承一次；拆卸后的轴承认真检查滚道的磨损情况，建历史记录卡；暂时 不用的轴承要涂油润滑，包装，贮存在适当地方；在轴承的运转过程中增加轴承 的监测设施，预防在先，及早发现问题，避免更大损失。环境约束控制。轴承的环境要求及安装 与轴承配合的轴及轴承座以及其他机械构件 产生的系统振动，都会对轴承本身的使用性能产生影响。合理控制轧机出钢侧牌 坊
9、的平面度、轴承箱座孔的壁厚差以及轧辊轴的挠度是保证轴承合理使用的常见 方法【】。同时轴承座和轴承外圈的装配间隙应合理选取并控制，轴承座与轴 承外结束语根据冷轧机轴承异常失效的形式分析原因， 不仅要从设计制造上改进：提高设计寿命，选用优 良材料，合理设计润滑结构，提高轴承精度储备及 圈配合时过盈过大或原始游隙过小，经常会引起 轴承套圈的断裂或烧结。轧辊辊颈与轴承的松配合会造成轴承的打滑和磨蚀现 象。其配合面粗糙度要求，降低轴承技术指标的离散 性。还要结合轴承安装使用环境等因素，降低轧辊轴辊颈及轴承座的制造误差， 正确安装使用，合理维护，及时诊断。只有这样才能真正提高轴承 资料表明，约有以上的轧机
10、轴承失效是 由于轴承不适当的安装造成。轴承在安装时要注意轴承和轧辊辊颈、座孔配合面 的同心，避免轴承使用时发生偏载现象。为了消除轧辊制造偏差，目前四列圆柱 滚子轴承的内圈多采用轧辊和轴承内圈预装整体配磨的做法，简单实用，配磨后 的轴承内部间隙一定要与轴承使用环境、温升相匹配。的使用寿命，从根本上减少轴承消耗，节能增效。参考文献： 文鉴恒提高板材轧机轴承寿命的途径轴承， （）：一 “（编辑：赵金库） （上接第页） 参考文献：张志君，沈春口腔设备学北京医科大学 中国协和医科大学联合出版社， 程俊景，潘钢锋，郭向东高速牙钻轴承的应用轴承， （）： 粕， 结束语 通过高速牙钻使用的国产混合陶瓷球轴承和
11、 全钢轴承的使用寿命对比试验及失效表面分析，两种轴承的失效形式均为保持架 的破坏。在相同 一廿 工况下，高速牙钻所用的混合陶瓷球轴承的性能 低于全钢轴承，但是其沟道表面的磨损情况优于全钢轴承。因此，在高速工况 下，为了提高国产混疵脚凹础咖阎卫 晖校微型陶瓷球轴承的评估璐，（）： 张葵摘译，肖 轴承，（）：一 “周建学，胡敏，贾骏，等对牙科高速涡轮手机 种维修方式的临床使用研究临床医学工程，（）： （编辑：张旭） 合陶瓷球轴承的性能，应该对其保持架进行合理 的选材和设计，在保持架与陶瓷球的匹配方面还需做较多改进。万方数据冷轧机用四列圆柱滚子轴承异常失效分析及控制作者：作者单位：常煜璞， CHANG Yu-pu 洛阳轴研科技股份有限公司 ,大型轴承开发部 河南,洛阳,471039刊名：轴承英文刊名： BEARING 年，卷 (期)：2009，(6) 引用次数： 0 次 参考文献 (1条) 1.文鉴恒 提高板材轧机轴承寿命的途径 期刊论文 - 轴承 2002(6) 本文链接： 下载时间： 2009年 11月 3日