張體陽
（洛陽有色金屬加工設計研究院）
摘 要：本文介紹了有色金屬板帶軋機軋輥軸承的特點和類型，分析了軋輥軸承的安裝要點和失效原因；并提出了延長其使用壽命的措施。
關鍵詞：軋輥軸承；安裝;失效；壽命
軋輥軸承是有色金屬板帶軋機的主要關鍵件之一，用來支撐轉動的軋輥，并保持軋輥在機架中的位置。軋輥軸承在企業生產運行中屬于易損易耗件。由于軋輥軸承存在價格高、供貨周期長等原因，很多企業都把軋輥軸承的消耗列入生產經營考核指標。所以，正確使用和維護軋輥軸承，提高其可靠性和延長壽命，對于降低能耗、節約成本、提高產能、最大限度的提高企業效益是至關重要的。
1 軋輥軸承的特點和類型
軋輥軸承最突出的特點是單位壓力大，單位壓力超過一般用途軸承的2~5倍，甚至更高。并且工作速度的變化范圍較大，工作環境比較惡劣。軋輥軸承有滑動軸承、滾動軸承和液體摩擦軸承(俗稱油膜軸承)三種類型。目前，滑動軸承已趨淘汰，只在老式軋機上仍有使用；液體摩擦軸承具有適合在高速重載條件下使用等特點，在鋼鐵軋機上應用比較廣泛；滾動軸承具有摩擦系數小、精度高、運動安全、維護簡單、易于系列化等優點，在有色金屬板帶軋機中絕大多數使用的是滾動軸承。
有色金屬板帶軋機軋輥用滾動軸承主要有三種類型：四列短圓柱滾子軸承、四列圓錐滾子軸承和球軸承。
1.1四列短圓柱滾子軸承
有色金屬板帶軋機軋輥用圓柱滾子軸承為四列短圓柱滾子軸承，這種軸承的摩擦系數小，圓柱高度不大；對于一定的輥頸直徑來說,它的外形尺寸小；對于一定的輥身直徑來說，它可容納更大的輥頸直徑。這種軸承承載能力高、運轉精度高，適于在高速重載條件下工作。但是，這種軸承只能承受徑向載荷，不能承受軸心載荷，必須與能夠承受軸向載荷的軸承(如深溝球軸承等)配合使用。通常，這種軸承的內圈與軋輥輥頸為過盈配合，外圈與軸承座為過渡配合，磨輥和拆卸時，內圈附在軋輥上不分離，圓柱滾子在外圈上。
1.2四列圓錐滾子軸承
四列圓錐滾子軸承主要適用于承受以徑向載為主的徑向與軸向聯合載荷。四列圓錐滾子軸承為分離型軸承，其內圈組件和外圈可以分別安裝，裝拆方便。采用四列圓錐滾子軸承作軋輥軸承，結構比較簡單，維護方便。但在相同尺寸條件下，承載能力沒有圓柱滾子軸承大。
1.3球軸承
在有色金屬板帶軋機中，當軋輥軸承采用四列短圓柱軸承時，需專門設置受軸向載荷的球軸承。采用的球軸承的主要類型有單列深溝球軸承、單列向心推力球軸承、雙列向心推力球軸承、單列成對安裝角接觸球軸承、單列四點接觸球軸承和雙列角接觸球軸承。
2 軋輥軸承的安裝
正確的安裝軋輥軸承，對于提高其運轉精度和延長使用壽命是非常重要的，很多過早損壞的軸承，并非都是其本身的質量問題，很大程度上是因為安裝不當造成的。
2.1安裝前的準備
軋輥軸承在安裝前應對各相關零部件（包括輥頸、軸承座、止推環等）進行尺寸精度、幾何精度、表面粗糙度等檢查，這些參數必須符合技術要求，并清除所有相關件內的鐵屑和飛邊毛刺。軸承和各相關零部件要涂抹潤滑油，并保持安裝現場環境的衛生和清潔。
2.2安裝內圈
四列圓柱滾子軸承的內圈與輥頸是過盈配合，安裝之前應先把內圈加熱到90～100℃左右。一般用電磁感應加熱器加熱，也可用油浴加熱，保證其受熱均勻。嚴禁用火焰明火加熱，加熱符合要求后，快速將內圈套入輥頸，在安裝過程中，可用銅棒敲打,使內圈與擋環等緊密貼合。
2.3安裝外圈(包括軸承組件)
外圈和軸承座一般是過渡配合。裝配時將外圈用銅棒輕輕敲入軸承座內，并貼近固定端。在裝外圈時注意其端面與保持架滾子組件端面是否有標記，如有標記，裝入時必須保持標記一致；如無標記，則應按拆開軸承包裝時的初始配置狀態順序裝入。
2.4軸承座裝入輥頸
軸承座裝入輥頸之前，應用工裝把軸承座中心和軋輥中心重合，裝入時邊推邊小幅轉動軸承座，防止內圈與滾子刮傷。裝入后，應左右旋轉檢查其靈活性，如有卡阻現象，應及時拆下，適當處理后再安裝。
3 軋輥軸承的失效
3.1接觸疲勞失效
接觸疲勞失效是指軸承工作表面因受到交變應力的作用而產生的材料疲勞失效，常見的形式是疲勞剝落。它首先從接觸表面以下最大交變切應力處產生，然后擴展到表面形成不同的剝落形狀，如點狀為點蝕或麻點剝落，剝落成小片狀的為淺層剝落，隨著剝落面的逐漸擴大深入，形成深層剝落。
3.2磨損失效
磨損失效是指軸承工作表面之間的相對滑動摩擦導致其工作表面金屬不斷磨損而產生的失效，持續的磨損將引起軸承零件逐漸損壞。磨損失效是軋輥軸承中常見的失效模式之一，通常有磨粒磨損和粘著磨損。磨粒磨損是指軸承工作表面之間擠入外來堅硬粒子或金屬表面的磨屑且接觸表面相對移動而引起的磨損。粘者磨損是指由于摩擦表面的顯微凸起或異物使摩擦面受力不均，在潤滑條件惡化時，因局部摩擦生熱而造成的摩擦面局部變形和摩擦顯微焊合現象，嚴重時金屬表面可能局部熔化。
3.3斷裂失效
軋輥軸承斷裂失效的主要原因是軸承本身缺陷和過載。當外加載荷超過材料強度極限而造成軸承及其零部件的斷裂稱為過載斷裂，過載的主要原因是突發故障或安裝不當。當軸承零件的微裂紋、縮孔、氣泡、大塊外來雜物、過熱組織及局部燒傷等缺陷在沖擊過載或劇烈振動時引起的斷裂為缺陷斷裂。一般來說，軋輥軸承的斷裂大多數為過載斷裂。
3.4腐蝕失效
有色金屬板帶軋機的工作環境比較惡劣，實際生產過程中不可避免的要接觸到水以及腐蝕性介質，這會引起軸承的生銹和腐蝕，另外軸承在運轉過程中還會受到微電流和靜電的作用，造成軸承的電流腐蝕。生銹和腐蝕會造成內外圈和滾子表面的坑狀繡，隨著生銹和腐蝕的逐步擴大，最終引起軸承的失效。除此之外，軋輥軸承在工作中，由于外界和內在因素的影響，使原有的配合間隙改變、精度降低、溫升等均可造成軸承的失效。
4 延長軋輥軸承壽命的措施
4.1定期調整軸承受力區域
建立軸承的使用檔案，定期對軸承進行清洗、檢查，檢查內、外圈工作面和滾動體表面的磨損情，每運轉600~800小時將軸承外圈旋轉120°～180°以調換其受力位置，可延長其使用壽命。
4.2定期調整軸承裝配精度
對軋輥軸承壽命影響最大的裝配精度就是游隙。游隙的大小直接決定軸承內部的載荷分布狀態，特別是軸承內最大滾動體載荷的變化。游隙的過大或過小，會造成軋制時出現竄輥或軸承燒損、抱死現象。軸承的內部游隙因配合、運行溫度、承載后的變形等影響經常會發生變化，因此在拆卸軸承座時重新合理的調整游隙，可顯著提高其使用壽命。
4.3合理選用潤滑方式
軸承潤滑的目的是在滾動表面形成油膜，金屬表面之間形成彈性流體動力潤滑油膜,降低金屬表面磨損，提高其使用壽命。根據速度和載荷情況，軋輥軸承可采用稀油潤滑、干油潤滑、油霧潤滑和油氣潤滑等潤滑方式。采用干油潤滑時，由于軋制油的沖洗，把干油脂溶入了軋制油里面，污染了軋制油，進而導致帶材表面帶有油斑，影響產品質量，故已很少使用。另外，由于稀油潤滑存在工況條件復雜、油霧潤滑存在污染環境等缺點，在現代化有色金屬板帶軋機軋輥軸承的潤滑中廣泛采用的是油氣潤滑。油氣潤滑具有潤滑效能高、利于環保、可使用的油品粘度廣、運行和維護成本低、耗油量低、可監控性好等優點，特別適合高速軋機。
4.4合理選擇密封方式
只要密封件和密封方式選擇得好，其軋輥軸承的消耗一般均較少。反之，軸承的消耗必然很高。在選擇合理的密封方式和質量可靠的密封件的同時，國內外板帶軋機已有選用密封軸承的發展趨勢，即在軸承的兩端及內隔離環等處，加以密封件對軸承再一次密封。雖然此密封軸承在使用中占用了一定的設計空間，但由于良好的密封，使得軸承始終處于充分的潤滑狀態和清潔的工作環境，顯著提高了軸承的使用壽命。
5 結束語
軋輥軸承作為有色金屬板帶軋機的主要關鍵件之一，它的使用過程中還有未知的環節有待進一步的挖掘和改進。通過合理的設計選用、安裝、維護等環節，有效的提高其運行可靠性，顯著的提高其使用壽命，不斷的提高企業的經營效益，仍是我們孜孜以求的目標。
參考文獻
[1]陳彥博，趙紅亮，翁康榮。有色金屬軋制技術。北京:化學工業出版社，2007：1-1.
[2]陳國慶，冷軋帶鋼軋輥軸承的使用分析。包鋼科技，2005年10月，Vol.31，No.5
來源：《有色金屬加工》
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