軸承修復(fù)技術(shù)——更換軸承的另一種經(jīng)濟有效的選擇

許將杜強

（鐵姆肯公司工業(yè)服務(wù)部）

軸承修復(fù)技術(shù)
——更換軸承的另一種經(jīng)濟有效的選擇

許將杜強

（鐵姆肯公司工業(yè)服務(wù)部）

在工業(yè)領(lǐng)域，當技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)軸承有損傷時，通常的做法是將此軸承更換下機報廢，并使用新的軸承，但此時軸承通常還未達到全部有效經(jīng)濟的使用壽命，可以通過修復(fù)技術(shù)重新投入使用。事實上，不斷改進的軸承設(shè)計、材料、軸承維護方法也極大地提高了軸承修復(fù)的可靠性。文章介紹了鐵姆肯公司已經(jīng)開展六十多年的軸承修復(fù)技術(shù)，這一技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航空、交通、水泥建材、冶金、電力、造紙等行業(yè)。經(jīng)驗表明：成功被修復(fù)的軸承其使用周期不低于新軸承的使用周期。在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)逐漸普及的軸承修復(fù)與更換軸承相比，在交貨期和成本方面具有更明顯的優(yōu)勢。

軸承 損傷 修復(fù) 工藝

滾動軸承是大部分機械裝置的旋轉(zhuǎn)軸或可動部位支承的重要元件，也是依靠滾動體的滾動實現(xiàn)對主機旋轉(zhuǎn)的支承元件。滾動軸承有許多突出優(yōu)點，在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。然而，由于材料、潤滑、維護等的限制，滾動軸承有其使用疲勞壽命極限。軸承發(fā)生損傷或達到壽命后，工業(yè)企業(yè)大多采取更換新軸承的方法來恢復(fù)設(shè)備的正常運行。

隨著市場競爭和技術(shù)的發(fā)展，軸承修復(fù)技術(shù)本身所具有的優(yōu)勢，即在較短時間內(nèi)花費較少的資金即可再次當作新軸承上機使用，越來越受到工業(yè)行業(yè)的青睞。這相對于采購新軸承來說，無疑是一個更加經(jīng)濟、更加快捷的生產(chǎn)保障措施。

鐵姆肯公司開展了60多年的軸承修復(fù)業(yè)務(wù)，廣泛應(yīng)用于航空、交通、水泥建材、冶金、電力、造紙等行業(yè)。經(jīng)驗表明：修復(fù)后的軸承其使用周期完全能達到新軸承同等使用周期要求。而且軸承修復(fù)與新品軸承采購相比在交貨期和降低成本上更具有突出的優(yōu)勢。

1 軸承修復(fù)的必要性

軸承損壞會使整個運轉(zhuǎn)系統(tǒng)遭受損失，結(jié)果則會造成額外的成本支出、維護工作的增加、延長非正常的停機時間。在大多數(shù)傳統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用中，軸承會在它還沒有達到其完全的使用壽命時被報廢，導(dǎo)致成本增加和無形的浪費。軸承修復(fù)則可以將軸承壽命延長，成為除采購新品外另一個經(jīng)濟理想的選擇。

最初軸承設(shè)計考慮了其使用和應(yīng)用條件來確定相對應(yīng)的使用壽命和疲勞壽命。但是由于不正確的安裝、污染物、不充分的潤滑或偏心等因素導(dǎo)致軸承實際的壽命通常都達不到預(yù)期的運行時間（圖1）。事實上，在工業(yè)應(yīng)用中僅有不到10%的軸承的壽命達到了L10標準（設(shè)計壽命）。

技術(shù)、材料、狀態(tài)檢測、可靠性維護工藝以及加工工藝等方面的改進，使得軸承修復(fù)在技術(shù)上成為可能。

從技術(shù)上來說，軸承修復(fù)正是將軸承發(fā)生損傷的部件進行修復(fù)或更換，以達到新軸承的狀態(tài)要求。如：經(jīng)過長期使用后的軸承，滾動體、滾道、柱銷等部件不可避免地存在疲勞損傷，軸承修復(fù)過程中，通過磨削滾道、更換滾動體、柱銷等部件，將軸承全面修復(fù)。這樣其功能性部件或表面完全符合新軸承的使用要求。

2 軸承的損傷

一旦軸承發(fā)生損傷，必須經(jīng)過一個非常嚴格的檢測過程來判斷該損傷的軸承是否可以修復(fù)。待修軸承必須全面清洗，然后進行非常嚴格的全面檢測。首先是檢測軸承的主要損傷，如是否存在裂紋、大的剝落和過熱變色等，存在這些損傷的軸承很可能無法修復(fù)而必須報廢。

2.1 軸承的主要損傷類型

軸承損傷原因主要有以下幾個方面：化學損傷，如蝕刻、銹蝕、腐蝕斑、生銹或磨損侵蝕;熱損傷，如變色或裂紋;電流損傷，如燒傷、凹槽或蝕損斑;機械損傷，如疲勞、裂紋、剝落，破裂、劃痕、微剝落、污點、布氏硬度、缺口、磨損、安裝損傷、偏心或潤滑失效。

推進管理會計在全面預(yù)算管理中的整合，還應(yīng)該注重將企業(yè)的管理會計、預(yù)算管理以及績效評價體系系統(tǒng)的整合，通過企業(yè)全面預(yù)算分解企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展目標，明確企業(yè)的階段性目標，根據(jù)企業(yè)戰(zhàn)略目標的推進實施，對企業(yè)經(jīng)營發(fā)展實際情況進行全面的掌握分析，同時設(shè)定科學合理的考核指標，準確的掌握全面預(yù)算的績效情況，進而以績效考核為企業(yè)的全面預(yù)算執(zhí)行情況以及目標完成情況提供準確的依據(jù)。此外，還應(yīng)該將績效考核情況與企業(yè)內(nèi)部的獎懲機制掛鉤，更好的促進企業(yè)全面預(yù)算管理目標的實現(xiàn)。

2.2 損傷軸承的表現(xiàn)

通過狀態(tài)監(jiān)測和常規(guī)檢查可以提早發(fā)現(xiàn)軸承運轉(zhuǎn)是否存在問題，認真檢查可幫助確定軸承是否需要進行修復(fù)。例如：軸承是否已接近或超過預(yù)期壽命;工作溫度是否超過華氏200°（93.3℃）;軸承運轉(zhuǎn)是否存在過大的振動;潤滑和溫度是否突然改變;軸承是否存在過大的運轉(zhuǎn)噪聲;軸承密封是否出現(xiàn)較大損壞。

3 可以修復(fù)的軸承

雖然軸承修復(fù)有很多好處，但對于損壞的軸承來說，修復(fù)并不總是最佳的選擇。正確利用軸承修復(fù)技術(shù)取決于軸承是否需要修復(fù)，以及從貨期和經(jīng)濟性上考慮哪種修復(fù)方案最佳。

從修復(fù)工具上來說，修復(fù)的局限性在于軸承的最大、最小尺寸和產(chǎn)品類型。有很多不同類型的修復(fù)供應(yīng)商，范圍從因工作范圍和知識限制的小設(shè)備到無限范圍產(chǎn)品和服務(wù)的大軸承制造。

修復(fù)范圍也限制了可修復(fù)軸承的尺寸。但是不管原始制造商是誰，所有類型的軸承都可以修復(fù)，包括：圓錐滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、圓柱軸承、球軸承、止推軸承、交叉滾子軸承等。

受過專業(yè)培訓的人員可以判定軸承是否需要修復(fù)。通過及時的常規(guī)檢查、預(yù)防性維護和振動分析等維護手段可恰當把握修復(fù)時機，從而幫助工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟地修復(fù)受損傷的軸承。

4 軸承修復(fù)工藝方法

當修復(fù)件到達修復(fù)中心后，所有的軸承會經(jīng)過徹底的清洗，然后解體，同時修復(fù)工程師將會記錄軸承信息和實際的內(nèi)部游隙，并標注唯一的識別號，然后，會對所有的軸承組件做詳細的檢查。檢查包括：主要損傷問題，如裂紋、剝落或熱損傷，來判定軸承是否可修。綜合檢查結(jié)果后將確定修復(fù)方案。

此外，修復(fù)中要全面測量內(nèi)孔、外徑和軸承寬度等指標，判定損傷類型和程度來決定軸承是否可修和合適的修復(fù)方案。

不同行業(yè)和應(yīng)用要求不同的軸承修復(fù)服務(wù)。鐵姆肯公司有7種不同類型的軸承修復(fù)方案服務(wù)于各類型的客戶，以實現(xiàn)可靠的軸承修復(fù)。但是總體上，軸承修復(fù)服務(wù)分為下面三種。

修復(fù)類型I：主要針對新軸承或損傷較小的軸承。包括：清洗檢測、總體評估、輕微損傷的處理、游隙設(shè)定與更改等。

修復(fù)類型II：主要針對使用時短時間內(nèi)發(fā)生表面損傷的軸承。包括：清洗檢測、總體評估、解體、滾道及滾動體表面處理、游隙設(shè)定與更改等。

修復(fù)類型III：主要針對需要全面修復(fù)的損傷軸承。包括：清洗檢測、總體評估、解體、滾道疲勞層去除、滾動體更換、保持架加工或更換、游隙設(shè)定與更改等。

簡而言之，類型I：檢驗、清洗、鑒定。類型II：維護保養(yǎng)或表面精磨修復(fù)工藝。損傷更大的軸承則需要進行類型III修復(fù)，即再制造的修復(fù)工藝。這類級別的修復(fù)包含了更多的工藝，例如重磨滾道面，更換滾動體和保持架組件，甚至更換更多軸承部件。通常，滾道面的重新磨削需要加大滾動體直徑來補償幾何尺寸和游隙，這樣可以保證軸承徑向游隙。而圓錐滾子軸承因其特殊性，加大滾動體或新隔圈等可以保證軸向游隙。

修復(fù)類型III原則上適用于較大尺寸的軸承。軸承尺寸較小或經(jīng)常報廢的小軸承如果有批量也可以進行修復(fù)。清洗、檢測和表面精磨可以使這些用過的軸承恢復(fù)到新品的使用性能，而費用僅僅是更換新品成本的一小部分。

根據(jù)現(xiàn)場條件和損傷程度，某些修復(fù)是可以在現(xiàn)場進行的。但是，現(xiàn)場修復(fù)適用于維護保養(yǎng)性修復(fù)，不適用于再制造修復(fù)。

當修復(fù)方案確定并且修復(fù)完成后，軸承會被重新組裝并包裝以便保存和運輸。通常，修復(fù)后會進行終檢來保證設(shè)計時的組裝標準。不同的供應(yīng)商執(zhí)行不同級別的檢查和包裝。

5 軸承修復(fù)的效果

經(jīng)過正確的修復(fù)，修復(fù)后的軸承性能與新軸承相同。其游隙等各項精度參數(shù)皆可達到新軸承的要求。重要的是懂得和辨識損傷程度來選擇正確的修復(fù)方案。例如，表面精磨處理可以清除一定的輕微損傷，但無法清除真正的疲勞層，無法清除因碎片引起的凹陷或磨損。因此，如果僅對軸承做表面精磨處理，一般不適合損傷嚴重的軸承。而如果經(jīng)過全面的再制造修復(fù)工藝，則軸承的疲勞層被徹底清除，而滾動體也要進行全面的更換，保持架等也要進行全面的整理，這樣軸承完全可以達到新軸承的性能要求。圖2為修復(fù)前后的效果對比示例。

6 案例分析

6.1 背景

某著名鋼鐵企業(yè)冷軋磨輥車間，承擔著為冷軋生產(chǎn)線提供軋輥軸承的重要職責，直接關(guān)系到各條冷軋生產(chǎn)線的正常運行。由于轉(zhuǎn)動的軋輥要和軸承配合，而軸承的好壞直接決定著軋輥及軋制產(chǎn)品的穩(wěn)定性，如果因為軸承在機發(fā)生故障造成設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)，冷軋機及后續(xù)生產(chǎn)線很可能就要停下來，從而造成無法估計的損失，因此軸承運轉(zhuǎn)可靠性非常關(guān)鍵。

該生產(chǎn)線選用軋輥軸承主要為四列圓錐滾子軸承，孔徑大于350 mm，屬于大尺寸軸承范疇。軸承使用壽命受工況條件影響，而軋鋼時，軋機的工作條件可以稱得上“極度惡劣”，所以軸承每年都在檢測保養(yǎng)后有一定數(shù)量的更換，而且每年近千萬軸承更換費用對于生產(chǎn)成本也形成了非常大的壓力。但出于對修復(fù)后軸承質(zhì)量的擔心，該車間并不敢嘗試進行軸承修復(fù)。

2006年年中，該生產(chǎn)線中的軋機工作輥軸承在日常清洗維護檢查中發(fā)現(xiàn)有嚴重的滾動體剝落，無法再次上機使用，但是供應(yīng)商告知，新訂購的軸承交貨要推遲6個月，生產(chǎn)線的運行面臨著威脅。綜合各方面因素考慮，該鋼鐵企業(yè)決定將4件軸承送至鐵姆肯公司軸承修復(fù)中心。

6.2 軸承損傷情況

經(jīng)過全面嚴格的檢驗發(fā)現(xiàn)，該軸承使用時間較長，滾動體和滾道面存在疲勞，但是原始材料情況良好。

外滾道：磨損、銹斑、麻點、生銹，詳見圖3;內(nèi)滾道：磨損、銹斑;滾子：磨損、凹陷、銹斑、麻點、嚴重剝落、銹斑;保持架：磨損、銹斑。詳見圖4。

6.3 修復(fù)工藝

基于損傷情況，鐵姆肯公司制定了嚴格的修復(fù)流程。主要的修復(fù)工藝包括：內(nèi)滾道修磨，內(nèi)滾道檢查及測量，確定外滾道磨削尺寸及更換的滾動體尺寸，外滾道修磨，滾道檢查及檢查確認，新的滾動體制造，游隙確認及調(diào)整，最終裝配，軸承包裝。

6.4 使用結(jié)果

2個月后，修復(fù)一新的軸承交到了該磨輥車間，軸承滾道進行了全面的磨削，更換了全部滾動體，對于游隙進行了調(diào)整，恢復(fù)到新軸承的精度要求。見圖5。

在軸承維護人員的嚴格檢查后，該軸承裝入軸承座，并裝配上機使用。在機使用6個月后，拆檢發(fā)現(xiàn)軸承表面和精度指標良好，軸承再次裝機使用。截至2009年11月，該軸承仍然在運轉(zhuǎn)使用中。此套軸承的全部修復(fù)費用僅相當于采購新軸承的約50%。

軸承成功修復(fù)以后，該磨輥車間大量開展軸承修復(fù)，并且在該鋼鐵集團內(nèi)的熱軋、煉鋼、煉鐵、高線等更多的生產(chǎn)部門進行推廣，節(jié)省了非?？捎^的生產(chǎn)備件采購費用。

7 結(jié)語

軸承修復(fù)業(yè)務(wù)正逐漸得到普及，鐵姆肯公司軸承修復(fù)中心在中國已經(jīng)修復(fù)了6 800余套各種品牌，各種類型的軸承，廣泛地應(yīng)用于鋼鐵、有色、水泥、造紙、電力等行業(yè)。

經(jīng)過修復(fù)后的軸承在設(shè)備上穩(wěn)定運行，軸承修復(fù)技術(shù)的可靠性和經(jīng)濟性正在逐漸得到全面的驗證。此外，與報廢和采購新軸承相比，軸承修復(fù)具有非常突出的資源節(jié)約、節(jié)能減排的社會意義。

（編輯 汪 藝）

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Bearing Repair Technology —— Another Cost－effective Choice of Changing Bearing

XU Jiang，DU Qiang
（Industry Service Department，Timken Company）

2010―01―11）

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