鋼鐵企業(yè)滾動軸承使用壽命探討

周亞輝， 周松濤， 周 敏

（安陽鋼鐵股份有限公司， 河南 安陽 455004）

1 滾動軸承的壽命概念

滾動軸承壽命是指在實際的服務(wù)條件下 (包括工作條件、環(huán)境條件、維護(hù)保養(yǎng)條件等)，能持續(xù)保持滿足主機(jī)要求的工作性能和工作精度的最長服務(wù)期限。

根據(jù)最新滾動軸承疲勞壽命理論，一套設(shè)計優(yōu)秀、材質(zhì)卓越、制造精良且安裝正確的軸承，只要其承受的負(fù)荷足夠小（不大于該軸承相應(yīng)的某個持久性極限負(fù)荷值)，則該軸承材料將永遠(yuǎn)不會產(chǎn)生疲勞損壞。因此，只要軸承的工作環(huán)境溫度適宜而且變化幅度不大，絕對無固體塵埃、有害氣體和水分侵入軸承，軸承潤滑充分而又恰到好處，潤滑劑絕對純正而無雜質(zhì)，并且不會老化變質(zhì)等，則這個軸承將會無限期地運(yùn)轉(zhuǎn)下去。但上述軸承的無限期運(yùn)轉(zhuǎn)理論僅在理想條件下才可能“實現(xiàn)”，而現(xiàn)場使用的軸承，工作負(fù)荷往往具有不穩(wěn)定性，工作環(huán)境也難免會存在污染問題，再加上安裝誤差等因素，致使現(xiàn)場使用的軸承不能具備理想條件。

2 鋼鐵企業(yè)滾動軸承使用壽命現(xiàn)狀

鋼鐵企業(yè)用滾動軸承非常普遍，鋼鐵行業(yè)大型設(shè)備的關(guān)鍵核心部位仍多采用如FAG、NSK、SKF等世界十大著名軸承制造商產(chǎn)品。鋼鐵行業(yè)鐵前系統(tǒng)設(shè)備用滾動軸承多為低速重載，環(huán)境惡劣。鋼后系統(tǒng)設(shè)備用滾動軸承多為高速重載或高速輕載，要求軸承工作環(huán)境好，軸承使用數(shù)量大。鋼鐵企業(yè)用滾動軸承的使用現(xiàn)狀可大致分為以下幾種情況：

2.1 大型軋輥軸承

軋輥是鋼鐵企業(yè)成品出廠前形成產(chǎn)品前的重要生產(chǎn)工具，軋鋼時的力量均由軋輥軸承承擔(dān)。該軸承多為特殊設(shè)計，運(yùn)行時多為高速重載，沖擊負(fù)荷很大。潤滑形式多為油脂潤滑，特殊的也有使用稀油潤滑或油氣潤滑的。使用時多為每個機(jī)架多套軋輥輪換使用。使用壽命多在3～5年，甚至更長，如國內(nèi)某爐卷軋機(jī)軋輥軸承，使用NSK產(chǎn)品，承受7 000 t軋制力，高溫鋰基脂潤滑。5套軋輥周轉(zhuǎn)運(yùn)行，已使用4年，無一損壞，經(jīng)檢測軸承間隙仍處于設(shè)計范圍之內(nèi)。實踐證明，對于高速重載滾動軸承，潤滑充分，裝配無誤是能夠保證其長期正常運(yùn)轉(zhuǎn)的。

2.2 大型減速機(jī)等成品件用滾動軸承

鋼鐵企業(yè)大型、重型減速機(jī)或齒輪箱設(shè)備是基礎(chǔ)設(shè)備，是一種能長期運(yùn)行、事故率幾乎為零的重要設(shè)備，這種設(shè)備多采用非標(biāo)減速機(jī)設(shè)計，軸承采用大型滾動軸承，潤滑一般為稀油潤滑，速度較低的也用油脂潤滑；一般設(shè)計要求軸承和齒輪壽命接近，大型減速機(jī)要求使用壽命均在10年以上，有的更長。某高速線材廠粗軋機(jī)主減速機(jī)由于稀油潤滑油路不通，導(dǎo)致軸承缺油損壞。某大型轉(zhuǎn)爐設(shè)備傾動減速機(jī)、某薄板廠主減速機(jī)均由于齒輪材質(zhì)不合格而損壞，這些損壞均造成較長時間停產(chǎn)和重大經(jīng)濟(jì)損失。所以該類滾動軸承只要潤滑到位，一般不會發(fā)生大的損壞，由于齒輪傳動的運(yùn)轉(zhuǎn)特性，減速機(jī)用滾動軸承的間隙變化基本不影響使用。

2.3 普通轉(zhuǎn)動件用滾動軸承

這種軸承鋼鐵企業(yè)使用量最大，多為通用規(guī)格型產(chǎn)品，多用于運(yùn)輸輥道、各型通用普通減速機(jī)、天車車輪裝配、機(jī)加工設(shè)備等。這種軸承多采用干油潤滑或油池潤滑，運(yùn)轉(zhuǎn)速度和負(fù)荷一般。

2.4 高速轉(zhuǎn)動件用滾動軸承

這類滾動軸承多用于軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)、熱軋成品輥道等部位。如高速線材導(dǎo)衛(wèi)軸承，規(guī)格小轉(zhuǎn)速高，甚至高達(dá)萬轉(zhuǎn)以上，采用油氣潤滑，使用量大。

2.5 低速回轉(zhuǎn)滾動軸承

這類軸承在鐵前系統(tǒng)和煉鋼設(shè)備中多見，轉(zhuǎn)速低承重大，干油潤滑，一般使用壽命長，如連鑄機(jī)回轉(zhuǎn)軸承等。

3 影響鋼鐵企業(yè)滾動軸承使用壽命的主要因素

1）軸承磨損嚴(yán)重。分析滾動軸承因過度磨損而報廢的原因可知，通常是因為磨損使得軸承的工作游隙過大，導(dǎo)致主機(jī)的軸系統(tǒng)喪失必要的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，引起噪聲和振動，或給主機(jī)帶來附加的沖擊負(fù)荷，而軸承本身的內(nèi)部應(yīng)力也隨之增高，以致軸承不能承擔(dān)其預(yù)定的工作而失效[1]。實際使用中軸承磨損失效常是軸承報廢的最主要原因，特別是對于在污染嚴(yán)重的環(huán)境中（煉鐵廠、煉鋼廠、燒結(jié)廠、焦化廠等），工作的軸承、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承、承受沖擊負(fù)荷的軸承，以及高剛度主軸軸承等，大都因磨損而失效。

2）軸承滑動制約。各種滾動軸承本身就存在著不同程度的滑動因素，安裝不對中、配合過松或過緊、游隙選擇不當(dāng)?shù)?，都會使軸承中的滑動因素成為顯因。

3）軸承清潔度不高。軸承制造廠對軸承產(chǎn)品清潔度保證，工人師傅在清洗、安裝和施加潤滑等過程中對軸承清潔度的保證，以及潤滑劑供應(yīng)者對潤滑劑本身清潔度的保證等任一環(huán)節(jié)如有疏忽，都可能使軸承遭受污染。

4）滾動軸承裝配不當(dāng)。滾動軸承裝配不當(dāng)是造成潤滑膜層不均勻的關(guān)鍵因素，也是造成不均勻磨損的最直接原因。并且近代的發(fā)展幾乎將滾動軸承的壽命、動態(tài)性能和傳動效率等各種參數(shù)也都與潤滑聯(lián)系起來，研究如何提高滾動軸承的潤滑效能是提高其使用壽命的最直接方法。

4 提高滾動軸承使用壽命的措施

4.1 安裝前

為保證安裝質(zhì)量，一是確保滾動軸承絕對清潔，即安裝前應(yīng)將其保存在原來的包裝中，放置在清潔、無濕氣、相對恒溫的環(huán)境中，使其遠(yuǎn)離灰塵、水和腐蝕性化學(xué)物質(zhì)。因為軸承環(huán)的轉(zhuǎn)動面非常光滑，對污染物造成的損壞非常敏感，顆粒雜質(zhì)會受到滾動元件的過度碾壓而在軸承中產(chǎn)生局部壓力，最終會導(dǎo)致永久性材料疲勞。二是搬運(yùn)時避免搖動和振動，防止破壞軸承的機(jī)械性能。三是軸承應(yīng)水平保存，特別是有些較重的軸承長時間豎直放置后，會由于自身的質(zhì)量而變形。四是對于涂有油脂的（或密封的）軸承需特別小心，擱置時間應(yīng)按先進(jìn)先出的原則來控制。因為油脂經(jīng)過長時間存儲后密度會改變，且當(dāng)軸承第一次使用時，會有一定程度的轉(zhuǎn)動噪音。

4.2 安裝與拆卸時

根據(jù)有關(guān)圖紙、維護(hù)手冊、產(chǎn)品說明書，結(jié)合工作環(huán)境，使用合適的工具謹(jǐn)慎地安裝和拆卸，并注意以下事項：

1）不要在滾動元件上施加安裝力，這很容易導(dǎo)致滾動元件和座圈接觸面的局部超載，從而導(dǎo)致軸承的過早失效；

2）確保場地清潔，特別是在夏季，避免強(qiáng)力風(fēng)扇正對維修現(xiàn)場；

3）使用合適的工具，禁止使用任何硬的工具（如錘子，起子等，實際工作中太多使用這兩種硬工具安裝和拆卸）直接敲在軸承表面，這會導(dǎo)致軸承環(huán)的斷裂或破碎；

4）校核傳動軸的軸承位和軸承座孔直徑尺寸，軸承及軸的同軸度情況，特別是大型設(shè)備，局部微小誤差也會造成軸承及軸的強(qiáng)烈磨損；

5）一般滾動軸承不會從設(shè)備上拆下來，只有較大的軸承才會因預(yù)防性維護(hù)而需要拆卸，拆卸過程中，必須使用正確的工具，確保相鄰的部件沒有損壞；

6）試車前一定要檢查軸承安裝的緊固度、同軸度和定位情況，并確保旋轉(zhuǎn)的靈活性。

4.3 使用及維護(hù)

1）定期對軸承進(jìn)行再潤滑。正確適當(dāng)?shù)脑贊櫥浅ｊP(guān)鍵，潤滑劑可以隔離軸承表面，從而減小摩擦，保護(hù)金屬部件以及防止污染和雜質(zhì)。但是在使用過程中，由于溫度、振動、密封等因素的影響，潤滑劑會不同程度地流失與失效。為此，必須注意，一要選擇合適的潤滑劑，目前潤滑劑種類非常繁多，可供不同的運(yùn)行條件選用，選擇時一般要使用軸承廠家推薦的潤滑劑，否則會嚴(yán)重降低其使用壽命；二是要定期對軸承進(jìn)行再潤滑，因為滾動部件的過度滾動，軸承潤滑劑經(jīng)受著長久的機(jī)械壓力，尤其是長時間在高溫、潮濕或受到污染的環(huán)境中，潤滑劑的化學(xué)性質(zhì)會有所改變，這些都會導(dǎo)致潤滑質(zhì)量下降，因此定期對軸承進(jìn)行再潤滑是非常必要的。據(jù)研究，滾動軸承使用壽命降低30%是由于潤滑不良造成的[2]。

2）軸承更換。只能使用與原來的尺寸、種類和精度相同的新軸承進(jìn)行替換。一般國內(nèi)生產(chǎn)的滾動軸承都能購買對應(yīng)的型號，失效后能夠及時正確地更換。而對于進(jìn)口設(shè)備或國外軸承則必須慎重對待，當(dāng)進(jìn)口機(jī)器中的原裝軸承品種較特殊，而且無備用件時，尤其需要及早考慮代用問題，切勿在軸承使用至破碎，甚至型號都無法辨認(rèn)時才向滾動軸承專業(yè)部門咨詢，這樣會造成很大的困難。