影響軋機軸承使用壽命的原因分析

摘 要：影響軋機軸承使用壽命的因素有很多，軸承材質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造精度、安裝與密封、潤換、冷卻等一系列內(nèi)外因素都會對軋機軸承的使用壽命產(chǎn)生影響，文章結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對各種影響因素進行了梳理總結(jié)。

關(guān)鍵詞：軋機軸承；使用壽命；工況條件

引言

軋機軸承是軋機的重要部件，在軋機運轉(zhuǎn)過程中，軸承支撐著軋輥，承受著軋輥軋制力的同時保持著軋輥的正確位置，軋機軸承質(zhì)量是否可靠以及壽命的長短直接影響著軋機運行的可靠性，因此，必須對影響軸承壽命的因素進行分析。

1 材質(zhì)對軋機軸承壽命的影響

1.1 碳化物對軸承壽命的影響

高碳軸承鋼進過淬火和低溫回火處理后組織會變?yōu)槲慈芴蓟铩⑨槧铖R氏體以及殘余奧氏體，未溶碳化物含量和碳化物形態(tài)分布、針狀馬氏體大小和殘余奧氏體會影響軸承的表觀性能，軸承鋼未溶碳化物含量越低，則軸承鋼的硬度越高，其原因就在于未溶碳化物含量越少，馬氏體基體的碳濃度就會提高，硬度也就越高。經(jīng)過淬火處理的軸承鋼中存在的少量未溶碳化物有助于提高軸承的耐磨度，也有助于細晶粒隱晶馬氏體的獲得，從而改善軸承的韌度和抗疲勞強度；碳化物的顆粒大小對軸承壽命影響也非常大，軸承鋼碳化物顆粒小于0.6um，其使用壽命會顯著提升，高質(zhì)量的軸承鋼其碳化物顆粒的大小要遠遠低于一般軸承鋼，并且碳化物顆粒的分布也更加均勻，不會以帶狀分布呈現(xiàn)；網(wǎng)狀碳化物分布會對基體晶粒之間的聯(lián)系產(chǎn)生影響，從而會降低軸承的抗疲勞極限，當(dāng)滾動體與滾道之間的應(yīng)力超過了疲勞極限，就出逐漸產(chǎn)生裂紋從而縮短軸承壽命。

1.2 貝氏體對軸承壽命的影響

貝氏體組織的特性會提高碳鉻軸承鋼的比例極限、抗彎強度、屈服強度和斷面收縮率，提高軸承鋼的耐韌性，增強軸承承受沖擊力、斷裂力、摩擦力的能力，同時也有助于軸承尺寸的良好保持性。

2 軋機工況條件對軸承使用壽命的影響

大量的實驗數(shù)據(jù)表明，惡劣的工況條件是造成軋機軸承早期失效的主要原因，通常所說的軸承使用工況條件主要包括了載荷及其分布，潤滑、密封、速度傳遞、工作溫度、散熱條件等，軸承質(zhì)量和使用部位相同的情況下，工況條件不同則其使用壽命就會存在較大的差距。

2.1 載荷條件對軸承壽命的影響

軋機上使用的軸承主要有以下幾種，多圓柱滾子軸承、四列圓錐軸承以及雙列球面滾子軸承，不考慮軸承本身質(zhì)量的前提下，工況下使用的軸承壽命主要由軸承所受的載荷決定的。由于軋線軋機軋制力不斷增加，在軋輥滾頸只能選用多列軸承，多列軸承設(shè)計的理念是依靠多列滾動體來均勻的承載進而增強軸承的承載能力，但是，在軋機使用的實際過程中，多列滾動體的承載不可能完全均勻甚至?xí)霈F(xiàn)較大偏差，造成偏差的主要因素包括來自軸承本身設(shè)計制造的偏差，軸承座安裝精度以及軋機部件磨損，同時，軸承承載分布還要受到軋制力、軸向力以及彎輥力的影響。這就必然會造成在軸承總體承受的當(dāng)量載荷不變條件下，每列滾動體所承受的載荷出現(xiàn)變形，最終導(dǎo)致偏載，偏載一旦形成就會隨著繼續(xù)使用而不斷加劇，直到某一列滾動體所承受的量載荷超過該滾動體極限承載能力，從而導(dǎo)致局部過載破裂狀況。偏載是一種嚴(yán)重影響軸承壽命的情況，除了以上分析的會導(dǎo)致各列滾子載荷分配不平衡之外，還會導(dǎo)致單列滾子傾斜，造成應(yīng)力向局部集中，導(dǎo)致滾動體滑動現(xiàn)象發(fā)生，滾動條件一旦改變，軸承滾動體和內(nèi)外環(huán)之間就會發(fā)生接觸打滑，導(dǎo)致軸承發(fā)熱進而損毀。

2.2 潤換質(zhì)量對軸承壽命的影響

軸承能夠長時間可靠使用離不開潤滑質(zhì)量的保證，軋機軸承在正常運轉(zhuǎn)時候要受到多方面摩擦，其中外圈滾道負荷區(qū)是承受內(nèi)摩擦最嚴(yán)重的部位，軸承運行過程中肯定會存在徑向油隙，滾子的滾動只會在負荷區(qū)的問題，這樣則非負荷區(qū)就會處在半滾動半滑動狀態(tài)，滾子從非負荷區(qū)進入負荷區(qū)的過程中，滾子轉(zhuǎn)速會突然增加，在轉(zhuǎn)速突增的過程中，滾子與滾道會劇烈摩擦，同時還會承受和來自軋鋼過程中的沖擊負荷。這種情況下如果軸承的潤滑不良，零件表面的粗糙程度就會不斷增加，由此會導(dǎo)致磨損逐漸加大，滾子單位表面所承受的壓力也不斷增加，同時軸承運轉(zhuǎn)過程中，運轉(zhuǎn)滾動體與滾道、運轉(zhuǎn)滾動體與保持架、保持架和內(nèi)外圈之間均有滑動摩擦發(fā)生，并且這種滑動摩擦?xí)S著載荷的增加而增大，滑動摩擦的存在會造成軸承各部件之間相對爬行的發(fā)生，為了降低軸承各部件相對爬向?qū)е碌哪p，就必須保持軸承各部件之間良好的潤滑，潤滑油膜能夠良好的隔離各部件之間的接觸面，避免出現(xiàn)金屬與金屬之間的直接摩擦接觸。同時，良好的潤滑還會起到很好的散熱作用，能夠?qū)\轉(zhuǎn)中的摩擦熱起到傳遞降低作用。

2.3 密封質(zhì)量對軸承壽命的影響

由于軋機軸承運行環(huán)境惡劣，軸承運轉(zhuǎn)過程中受到污染的概率就會增加，因此必須保持軸承密封的良好，才能避免污染潤滑脂。通常軋鋼設(shè)備使用的軸承主要會遭到生產(chǎn)冷卻水和氧化鐵皮的污染。潤滑脂被水污染之后，會降低軸承材料的抗疲勞程度從而產(chǎn)生裂紋，如果潤滑脂被氧化鐵皮污染，情況更為惡劣，氧化鐵皮會破壞軸承內(nèi)部的潤滑條件，軸承表面會出現(xiàn)摩粒磨損。被冷卻水和氧化鐵皮污染后的軸承，在使用過程中套圈會不斷惡化，隨著污染物的增多，最終會導(dǎo)致套圈開裂，軸承損毀，因此，理想的軸承密封能夠有效地提高軸承的使用壽命，同時也降低了軸承突然損壞影響生產(chǎn)事件的發(fā)生概率。

3 結(jié)束語

軋機軸承的使用壽命是內(nèi)因和外因共同決定的，影響軸承壽命的內(nèi)因主要包括了結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造質(zhì)量，粒度較小并且分布均勻的未溶碳化物以及細小均勻的貝氏體都有助于延長軸承使用壽命，但是網(wǎng)狀碳化物的存在會降低軸承的疲勞極限，影響軸承壽命；外因主要包括了轉(zhuǎn)速、載荷、潤滑、污染等工況條件，過載、偏載、密封不好、潤滑不良都會影響軸承的使用壽命。對于軋機使用的軸承，除了選擇質(zhì)量可靠的軸承之外，還必須提高軸承安裝精度，并且，在日常檢修維護中要嚴(yán)格控制潤滑油質(zhì)量并確保潤滑方式合理，同時還要提高軸承的密封程度，從而提高軸承的運行質(zhì)量。軋機軸承壽命的提高是檢修人員的重點工作之一，只有熟悉軸承的性能，了解運行的工況，掌握維護的知識才能在日常軸承維護工作中切實地抓住工作重點，提高軋線設(shè)備的運行質(zhì)量，從而保障生產(chǎn)的順利開展。

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