洗滌動輥軸承異常失效原因分析

摘要： 為了解決某企業(yè)紙機洗滌動輥軸承在一段時間內(nèi)頻繁出現(xiàn)內(nèi)部保持架異常失效問題，本文針對此情況找出洗滌動輥軸承22216EK 失效原因存在4 點：①軸承潤滑不足；②軸承裝配不當(dāng)；③雜質(zhì)進入軸承；④軸承負載過大。通過有針對性地逐條原因分析，以及對洗滌動輥實際位置測量，建立洗滌動輥受力分析模型，研究洗滌動輥軸承失效原因。結(jié)果表明，紙機在運行期間，洗滌動輥負載過大是軸承22216EK 異常損壞的主要原因。通過在紙機停機檢修期間，更換洗滌輥軸承為22316CAK/W33后，洗滌動輥軸承異常失效問題得到有效解決。

關(guān)鍵詞：洗滌動輥；軸承保持架；異常失效；受力分析；整改措施

中圖分類號：TS737 文獻標識碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 03. 020

造紙機由各種大型輥件組成，輥件的安全運行是制備合格紙張的重要前提，安裝在輥件軸頭兩端的軸承，是負責(zé)輥件回轉(zhuǎn)運動的重要零部件[1-4]。造紙機大多是每天連續(xù)24 h不間斷工作，在確保正常檢修保養(yǎng)時才可停機。在正常檢修過程中，軸承需要快速地拆卸和安裝，為紙機檢修節(jié)省停機時間，從而創(chuàng)造更多的生產(chǎn)價值。由于造紙車間環(huán)境溫度較高，濕度較大[5]，紙機軸承在此條件下會危害軸承可靠性[6]。輥件的長度、軸承支撐位置、輥件受到載荷等因素可能導(dǎo)致輥件產(chǎn)生軸向位移，進而使軸承產(chǎn)生徑向或軸向偏移，給軸承的使用周期帶來一定影響[7-9]。而在軸承選擇和配置時[10]，較高的使用周期和可靠性是衡量軸承重要的參考指標。本文以某企業(yè)紙機洗滌動輥軸承為例，生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)新上機的洗滌動輥軸承使用時間最長為3個月，便會出現(xiàn)軸承保持架變形失效的情況。本文針對此種情況找出洗滌動輥軸承失效原因，并采取相應(yīng)整改措施，解決洗滌動輥軸承異常失效問題，保證紙機的正常運行。

1 洗滌動輥軸承保持架變形失效

在生產(chǎn)作業(yè)中發(fā)現(xiàn)，紙機洗滌動輥時常出現(xiàn)噪音與振動，停機后經(jīng)過設(shè)備維修人員檢查，發(fā)現(xiàn)紙機洗滌動輥軸承的滾子部分脫落，保持架變形失效，如圖1所示。洗滌動輥軸承為調(diào)心滾子軸承，更換一套新的調(diào)心滾子軸承（型號22216EK） 上機，紙機運行一段時間后，洗滌動輥再次出現(xiàn)噪音與振動，經(jīng)過檢查，軸承失效原因與上一次相同。如此往復(fù)，洗滌動輥更換了約3～4 次軸承，軸承上機使用周期最長時間約為90天，最短上機時間約為30天，平均上機使用壽命約45天，遠低于22216EK軸承的使用壽命，每次軸承失效原因均為軸承內(nèi)保持架發(fā)生變形而失效。這一現(xiàn)象引起了設(shè)備維修段長及設(shè)備工程師的重視。由于紙機洗滌動輥軸承內(nèi)保持架多次異常失效，不得不多次停機，對洗滌動輥軸承進行拆卸與更換，頻繁更換軸承不僅給洗滌動輥的軸頭帶來損傷，而且導(dǎo)致紙機多次未按計劃停機，給工廠正常生產(chǎn)帶來一定負面影響。

2 軸承失效原因

軸承雖然由很多零部件組成，但最先損壞或失效的通常是軸承內(nèi)部保持架。可將保持架比作軸承內(nèi)部的紐帶，保持架可將軸承內(nèi)圈、外圈與滾動體均勻有序地分布并連接；保持架稍有偏差便會縮短軸承的使用壽命，導(dǎo)致軸承損壞失效。軸承保持架損壞失效的原因有以下4方面。

1） 軸承潤滑不足。潤滑油脂對軸承來說是必不可少的，按時對軸承添加油脂可以減少軸承內(nèi)部摩擦并延長軸承的使用壽命。但如果沒有按時給軸承添加油脂，導(dǎo)致保持架內(nèi)部呈干枯狀態(tài)，軸承內(nèi)部容易發(fā)生嚴重磨損。

2） 軸承裝配不當(dāng)。在安裝軸承過程中使用退卸套裝置時，軸承安裝到位后，要留有一定游隙，若游隙尺寸發(fā)生偏差，則會導(dǎo)致軸承內(nèi)圈與軸頭松動，有可能造成軸承不對中、偏心、不平衡等情況，軸承上機運行后易出現(xiàn)損壞。

3） 雜質(zhì)進入軸承。平時存放軸承，應(yīng)保證軸承的干凈與密封，若有外來雜質(zhì)或粉塵進入軸承內(nèi)部，會增加軸承內(nèi)部保持架、軸承外圈和滾動體的摩擦系數(shù)，軸承長時間運轉(zhuǎn)，摩擦生熱從而導(dǎo)致軸承失效。

4） 軸承負載過大。如給洗滌動輥氣胎加壓時存在沖擊負載，會造成軸承座激烈的震動從而導(dǎo)致軸承內(nèi)滾動體對保持架的撞擊；或在洗滌動輥軸承運轉(zhuǎn)過程中承受較大動載荷，使軸承長時間處于過載條件下運行，均可導(dǎo)致軸承損壞失效。

針對以上軸承失效原因，本文以洗滌動輥為例，找出洗滌動輥軸承損傷失效具體原因，并作出相應(yīng)整改措施。

3 分析與計算

針對以上導(dǎo)致軸承失效的原因，本文逐一對軸承進行如下檢查。

1） 此機臺洗滌動輥軸承每日均有設(shè)備維護人員巡檢，并按時給軸承添加油脂，從下機換下的軸承內(nèi)部來看（圖1），軸承內(nèi)部油脂充分，不存在軸承內(nèi)部潤滑不到位的情況，故由于潤滑油脂問題導(dǎo)致的軸承失效不是主要原因。

2） 洗滌動輥軸承均由負責(zé)此機臺的設(shè)備維修人員安裝，安裝過程操作規(guī)范，此前停機或檢修期間，同時更換此機臺其他輥件軸承，但其他軸承均未出現(xiàn)像洗滌動輥軸承頻繁變形失效情況，故由安裝問題導(dǎo)致的軸承失效不是主要原因。

3） 對采購的軸承進行檢查，軸承內(nèi)均涂有防銹油，并無雜質(zhì)，入庫后進行封存，存放在設(shè)備維修庫房，庫房環(huán)境溫度常年保持在25 ℃左右。每次上機更換軸承之前，必須先檢查待更換的新軸承，檢查一切正常且無雜質(zhì)進入后，才可更換，故由于雜質(zhì)進入導(dǎo)致的軸承失效不是主要原因。

4） 機臺開機時會給洗滌動輥加壓，給軸承座帶來一定沖擊，由于其他機臺輥件均使用相同型號軸承，且在相同的加壓條件下，輥件軸承未出現(xiàn)類似洗滌動輥軸承失效問題，由此分析沖擊載荷不是導(dǎo)致洗滌動輥失效的主要原因。下面將針對洗滌動輥軸承所承受載荷進行詳細計算。

紙機中洗滌動輥的位置圖如圖2所示。由圖2可知，洗滌定輥固定在紙機上方，洗滌動輥位于紙機下方，洗滌動輥通過兩端氣胎加壓裝置給洗滌動輥施加壓力，氣胎對洗滌動輥施加壓強為0.5 MPa，氣胎的施加壓方向和洗滌動輥的受力方向及力臂在圖2中已經(jīng)標出。繪制洗滌動輥的受力分析簡圖，如圖3 所示。圖3中繪制了2個洗滌定輥與動輥之間的定位尺寸，便于確認兩輥的定位位置。通過氣胎給洗滌動輥施加壓力為Fq，氣胎施壓的力臂為LOA；洗滌動輥在未接觸到洗滌定輥之前受到垂直于軸承座的壓力F1，力臂為LOB；當(dāng)洗滌動輥接觸到洗滌定輥后，受到洗滌定輥給其反作用力F2，通過力的三角形分析可知，F(xiàn)2 的方向在洗滌定輥與洗滌動輥的圓心連接上，即O1O2方向；洗滌動輥軸承所受載荷，均來自于反作用力F2。由圖3可知，單側(cè)洗滌動輥受到的反作用力F2的計算見式（1）。

經(jīng)計算可得F2=394.19 kN。即洗滌動輥單側(cè)軸承受到動載荷為394.19 kN，每種型號的軸承，均有其所能承受的額定動載荷和額定靜載荷，洗滌動輥使用軸承型號為22216EK，其額定動載荷為243 kN，額定靜載荷為270 kN。通過計算分析可知，洗滌動輥軸承22216EK 在紙機實際運轉(zhuǎn)過程中，承受過大載荷是導(dǎo)致其異常損壞失效的主要原因。

針對洗滌動輥軸承22216EK 頻繁出現(xiàn)異常損壞失效情況，通過計算找出其異常損壞失效原因，紙機維修設(shè)備工程師及維修班組通過商討研判，在紙機停機檢修時，決定對洗滌動輥軸承及軸承座加以改造，在不改變洗滌動輥軸頭直徑的前提下，準備將22216EK 軸承更換為22316CAK/W33 軸承。22316CAK/W33軸承的額定動載荷為540 kN，額定靜載荷為565 kN，可承受紙機正常運轉(zhuǎn)時氣胎加壓載荷，同時不必更改洗滌動輥軸頭直徑，只需設(shè)計更換一套合適的軸承座即可。適配22316CAK/W33 軸承的軸承座根據(jù)軸承尺寸提前制作，停機后便可直接給洗滌動輥更換，節(jié)約停機時間。目前，改造后的洗滌動輥22316CAK/W33軸承已通過8個月的上機作業(yè)，至今22316CAK/W33 軸承運轉(zhuǎn)良好，未出現(xiàn)異常損傷失效等問題。

4 結(jié) 論

本文針對企業(yè)紙機洗滌動輥軸承在一段時間內(nèi)頻繁出現(xiàn)內(nèi)部保持架異常失效問題，針對此種情況找出洗滌動輥軸承22216EK失效原因存在以下4點：①軸承潤滑不足；②軸承裝配不當(dāng)；③雜質(zhì)進入軸承；④軸承負載過大。通過有針對性地逐條原因分析，并建立洗滌動輥受力分析模型，研究洗滌動輥軸承失效原因。通過合理分析，找出洗滌動輥負載過大是軸承22216EK異常損壞的主要原因。通過在紙機停機檢修期間，更換洗滌輥軸承為22316CAK/W33后，洗滌動輥軸承異常失效問題得到有效解決。說明本文對洗滌動輥軸承異常損傷失效原因分析的正確性；驗證了對洗滌動輥受過大載荷理論計算的合理性，及通過停機改造，更換軸承型號和軸承座的整改措施的有效性。

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（責(zé)任編輯：宋佳翼）