冷轧轧辊轴承损坏原因分析与研究

发布时间：2023-03-24

王荣和

摘　要：本文介绍了冷轧轧辊轴承的特点和常见故障现象，着重研究了其发生故障的原因。

关键词：冷轧轧辊轴承；损坏原因；疲劳损伤

引言：轧辊轴承在冷轧机组成中比较重要，其能够承受较大的负荷，可以在较差的环境中工作，性能较好。但也正因如此，加之容易进水、拆装困难等，致使轴承容易损坏，对冷轧产品造成影向。因此对其损坏原因进行分析极为必要。

一、冷轧轧辊轴承的特点以及故障现象

相比于普通轴承，冷轧轧辊轴承能够承载更重的载荷，通常情况下可以达到普通标准的2到5倍，在工作过程中，其运行速度可以发生大范围变化[1]。通常情况下，冷轧轧辊轴承需要在比较恶劣的环境中进行工作，因此，氧化铁屑等杂质极易进入其中造成损坏。

在运行过程中，冷轧轧辗轴承会出现一定的故障，主要表现为：， 在将其进行拆卸清洗过程中，经常会看到其内外圈滚道处出现疲劳损伤，而且会改变颜色，硬度有所降低，并伴有裂纹产生，滚动体严重损坏等；第二，运行过程中，轴承部位温度升高并能听到明显的响声，严重情况下会出现冒烟卡死等现象。

二、冷轧轧辊轴承损坏原因探析

(一)内外圈滚道疲劳损伤

在长期使用的情况下，轴承内外圈会产生磨损，如果润滑效果不佳，其表面磨损程度会增加，严重时便会产生疲劳损伤。在此基础上，表面的细小材料会不断脱落，久而久之会累积在滚动体和滚道之间，应力由此增加并高度集中，导致裂纹产生，随着裂纹的不断扩展，表面产生脱落，麻面出现，往复循环，Z终造成严重损坏。

轴承润滑效果不佳原因主要包括以下方面：，挡水圈与轴承座共同组成的迷宫密封构件受到磨损，之间产生较大孔隙，其产生可能由于装配出现问题，未对轴承座进行精准定位，使之与挡水圈迷宫密封处产生摩擦: 或者轧制时轴承受到影响而损坏，其内部的挡水圈和轴承座发生了位移，迷官密封处出现摩擦此外，也可能在轴向上内圈不紧固，挡水圈因此无法固定在原来的位置。第二由于长期使用造成密封橡胶失效，弹簧的弹性模量降低等导致不能达到良好的密封效果，在此情况下，轧制乳化液会发生泄漏流入轴承座中，润滑油因此被稀释，失去原有的润滑效果，此情况经常出现在下辊轴承中。

(二)内外圈发烧变色、硬度降低

该现象比较严重，由于轴承升温幅度较大，内圈和辊轴之间由配合间隙变大，产生相对滑动，同时外圈与轴承座之间也发生相对滑动，在以上作用下轴承温度进一步升高，往复循环的情况下，内外圈发烧变色，硬度降低。另外，轴向紧固能力下降，如轴承内圈的轴端螺栓松动或轴向受力过大导致螺栓受损等都会发生跑内圈的情况。

(三) 严重程度Z大的故障

轴承部位温度升高并能听到明显的响声，严重情况下会出现冒烟卡死等现象,此类问题在轴承中Z为严重。

轴承内外圈采用的材料比较薄，硬度大、柔软度低，耐磨耐压但抗弯曲和抗剪性能却非常差，其使用必须配合辊轴以及轴承座，以此增加整体的性能，其中的集中受力必须由辗轴和轴承座共同分担。一旦内圈和辊轴以及外圈和轴承座之间不能良好配合，则极其容易导致内外圈独自承担强大的力而发生破裂。所以，需要对辑轴和轴承座的尺寸和形状等指标做出严格规定，并务必保证其符合要求。通常情况下，问题往往出现在经过长时间使用的辊轴和轴承座中。

在运行过程中，冷轧带速度较快，由此可能引发跑偏、断带或超出Z大载荷的情况，如果过载保护能力较弱，在强大的冲击力作用下可能导致轴承受到严重破坏，跑内圈、跑外圈由此产生，严重时破裂卡死等问题随之而来，辗轴和轴承座受到严重损坏，其规格和形状发生改变，表面被磨损，继而出现沟槽或出现严重的变形。

在装配辊轴过程中，如果未经认真检测，问题就难以发现，或者明明知道出现问题却未采取必要的措施进行改进便安装应用，此时，由于轧制中会产生强大的冲击力，轴承内外圈破裂的可能性便会增加，其余部件如滚动体和保羡支架便会遭到破坏。

以上轴承损坏或润滑效果不佳等都会导致轴承温度大幅度升高，通过人为触摸便能做出准确判断。

(四)径向受力过大

支承辊轴承能够承受较大的轧制力，但是由于材料形状等原因，在一定的压力作用下，容易发生瞬间高压力，在此情况下，轧制力将会大幅增加，轴承受力超出Z大范围，长期进行此类的运行，其寿命将会受到不良影响。另外，如果材料呈楔形，其单边受力也将超出标准，单侧受力过大， 滚动体出现断裂、支承架损坏，轴承寿命降低。

弯辊力和张力是工作辊轴经常受到的径向力。由于原材料形状的原因，轧制过程中必须额外增加弯辊力。在轴承座上施加弯辊力，工作轴便会发生弯曲，以便轧制出板形优良的带材。但是，弯辊力也会导致轴承受到不均匀的力，受力主要集中于内外滚动体上，此时轴承的荷载能力严重降低，内外滚道由此出现磨损。

(五) 轴向受力过大

除了轧制力以外，工作辊轴上也会受到轴向力的作用，其会对工作辊轴造成影响，而此力往往被忽视。理论情况下，轴向力的大小为轧制力的 1%到 2%，然而实际上，该力能够达到甚至远远超过轧制力的5%，因而轧辊会发生窜动，轴向用于固定的螺栓断裂导致工作中断，严重时轴承直接被烧毁[2]。导致轴向力变大的原因有很多，比如，轧辊轴线发生交叉、轧制不对称、传动系统运行不稳定等，但是Z主要的原因是轧辊之间出现交叉，特别是发生传动辊的轴线交叉。

三、结论

相比于普通轴承，冷轧轧辊轴承性能较好。但是在使用过程中会受到不同程度的破坏，为此应该认真对其损坏原因进行分析，在探索中找到Z佳的解决办法，保证冷轧产品质量。

参考文献：

[1] 李向阳，马嘉，崔军利.立磨磨辗轴承损坏原因分析[J].水泥，2019，000 (009): 42-44.

[2] 孙玉洁.浅谈冷轧轧辊服役过程中的管理[J].金属世界，2019，203 (03):14-17.

来源：《科学与财富》2020年第21期