冷軋軋輥軸承損壞原因分析與研究
2023-03-24王榮和
摘 要：本文介紹了冷軋軋輥軸承的特點(diǎn)和常見故障現(xiàn)象，著重研究了其發(fā)生故障的原因。
關(guān)鍵詞：冷軋軋輥軸承；損壞原因；疲勞損傷
引言：軋輥軸承在冷軋機(jī)組成中比較重要，其能夠承受較大的負(fù)荷，可以在較差的環(huán)境中工作，性能較好。但也正因如此，加之容易進(jìn)水、拆裝困難等，致使軸承容易損壞，對(duì)冷軋產(chǎn)品造成影向。因此對(duì)其損壞原因進(jìn)行分析極為必要。
一、冷軋軋輥軸承的特點(diǎn)以及故障現(xiàn)象
相比于普通軸承，冷軋軋輥軸承能夠承載更重的載荷，通常情況下可以達(dá)到普通標(biāo)準(zhǔn)的2到5倍，在工作過程中，其運(yùn)行速度可以發(fā)生大范圍變化[1]。通常情況下，冷軋軋輥軸承需要在比較惡劣的環(huán)境中進(jìn)行工作，因此，氧化鐵屑等雜質(zhì)極易進(jìn)入其中造成損壞。
在運(yùn)行過程中，冷軋軋輾軸承會(huì)出現(xiàn)一定的故障，主要表現(xiàn)為：， 在將其進(jìn)行拆卸清洗過程中，經(jīng)常會(huì)看到其內(nèi)外圈滾道處出現(xiàn)疲勞損傷，而且會(huì)改變顏色，硬度有所降低，并伴有裂紋產(chǎn)生，滾動(dòng)體嚴(yán)重?fù)p壞等；第二，運(yùn)行過程中，軸承部位溫度升高并能聽到明顯的響聲，嚴(yán)重情況下會(huì)出現(xiàn)冒煙卡死等現(xiàn)象。
二、冷軋軋輥軸承損壞原因探析
(一)內(nèi)外圈滾道疲勞損傷
在長期使用的情況下，軸承內(nèi)外圈會(huì)產(chǎn)生磨損，如果潤滑效果不佳，其表面磨損程度會(huì)增加，嚴(yán)重時(shí)便會(huì)產(chǎn)生疲勞損傷。在此基礎(chǔ)上，表面的細(xì)小材料會(huì)不斷脫落，久而久之會(huì)累積在滾動(dòng)體和滾道之間，應(yīng)力由此增加并高度集中，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生，隨著裂紋的不斷擴(kuò)展，表面產(chǎn)生脫落，麻面出現(xiàn)，往復(fù)循環(huán)，Z終造成嚴(yán)重?fù)p壞。
軸承潤滑效果不佳原因主要包括以下方面：，擋水圈與軸承座共同組成的迷宮密封構(gòu)件受到磨損，之間產(chǎn)生較大孔隙，其產(chǎn)生可能由于裝配出現(xiàn)問題，未對(duì)軸承座進(jìn)行精準(zhǔn)定位，使之與擋水圈迷宮密封處產(chǎn)生摩擦: 或者軋制時(shí)軸承受到影響而損壞，其內(nèi)部的擋水圈和軸承座發(fā)生了位移，迷官密封處出現(xiàn)摩擦此外，也可能在軸向上內(nèi)圈不緊固，擋水圈因此無法固定在原來的位置。第二由于長期使用造成密封橡膠失效，彈簧的彈性模量降低等導(dǎo)致不能達(dá)到良好的密封效果，在此情況下，軋制乳化液會(huì)發(fā)生泄漏流入軸承座中，潤滑油因此被稀釋，失去原有的潤滑效果，此情況經(jīng)常出現(xiàn)在下輥軸承中。
(二)內(nèi)外圈發(fā)燒變色、硬度降低
該現(xiàn)象比較嚴(yán)重，由于軸承升溫幅度較大，內(nèi)圈和輥軸之間由配合間隙變大，產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，同時(shí)外圈與軸承座之間也發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，在以上作用下軸承溫度進(jìn)一步升高，往復(fù)循環(huán)的情況下，內(nèi)外圈發(fā)燒變色，硬度降低。另外，軸向緊固能力下降，如軸承內(nèi)圈的軸端螺栓松動(dòng)或軸向受力過大導(dǎo)致螺栓受損等都會(huì)發(fā)生跑內(nèi)圈的情況。
(三) 嚴(yán)重程度Z大的故障
軸承部位溫度升高并能聽到明顯的響聲，嚴(yán)重情況下會(huì)出現(xiàn)冒煙卡死等現(xiàn)象,此類問題在軸承中Z為嚴(yán)重。
軸承內(nèi)外圈采用的材料比較薄，硬度大、柔軟度低，耐磨耐壓但抗彎曲和抗剪性能卻非常差，其使用必須配合輥軸以及軸承座，以此增加整體的性能，其中的集中受力必須由輾軸和軸承座共同分擔(dān)。一旦內(nèi)圈和輥軸以及外圈和軸承座之間不能良好配合，則極其容易導(dǎo)致內(nèi)外圈獨(dú)自承擔(dān)強(qiáng)大的力而發(fā)生破裂。所以，需要對(duì)輯軸和軸承座的尺寸和形狀等指標(biāo)做出嚴(yán)格規(guī)定，并務(wù)必保證其符合要求。通常情況下，問題往往出現(xiàn)在經(jīng)過長時(shí)間使用的輥軸和軸承座中。
在運(yùn)行過程中，冷軋帶速度較快，由此可能引發(fā)跑偏、斷帶或超出Z大載荷的情況，如果過載保護(hù)能力較弱，在強(qiáng)大的沖擊力作用下可能導(dǎo)致軸承受到嚴(yán)重破壞，跑內(nèi)圈、跑外圈由此產(chǎn)生，嚴(yán)重時(shí)破裂卡死等問題隨之而來，輾軸和軸承座受到嚴(yán)重?fù)p壞，其規(guī)格和形狀發(fā)生改變，表面被磨損，繼而出現(xiàn)溝槽或出現(xiàn)嚴(yán)重的變形。
在裝配輥軸過程中，如果未經(jīng)認(rèn)真檢測，問題就難以發(fā)現(xiàn)，或者明明知道出現(xiàn)問題卻未采取必要的措施進(jìn)行改進(jìn)便安裝應(yīng)用，此時(shí)，由于軋制中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，軸承內(nèi)外圈破裂的可能性便會(huì)增加，其余部件如滾動(dòng)體和保羨支架便會(huì)遭到破壞。
以上軸承損壞或潤滑效果不佳等都會(huì)導(dǎo)致軸承溫度大幅度升高，通過人為觸摸便能做出準(zhǔn)確判斷。
(四)徑向受力過大
支承輥軸承能夠承受較大的軋制力，但是由于材料形狀等原因，在一定的壓力作用下，容易發(fā)生瞬間高壓力，在此情況下，軋制力將會(huì)大幅增加，軸承受力超出Z大范圍，長期進(jìn)行此類的運(yùn)行，其壽命將會(huì)受到不良影響。另外，如果材料呈楔形，其單邊受力也將超出標(biāo)準(zhǔn)，單側(cè)受力過大， 滾動(dòng)體出現(xiàn)斷裂、支承架損壞，軸承壽命降低。
彎輥力和張力是工作輥軸經(jīng)常受到的徑向力。由于原材料形狀的原因，軋制過程中必須額外增加彎輥力。在軸承座上施加彎輥力，工作軸便會(huì)發(fā)生彎曲，以便軋制出板形優(yōu)良的帶材。但是，彎輥力也會(huì)導(dǎo)致軸承受到不均勻的力，受力主要集中于內(nèi)外滾動(dòng)體上，此時(shí)軸承的荷載能力嚴(yán)重降低，內(nèi)外滾道由此出現(xiàn)磨損。
(五) 軸向受力過大
除了軋制力以外，工作輥軸上也會(huì)受到軸向力的作用，其會(huì)對(duì)工作輥軸造成影響，而此力往往被忽視。理論情況下，軸向力的大小為軋制力的 1%到 2%，然而實(shí)際上，該力能夠達(dá)到甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過軋制力的5%，因而軋輥會(huì)發(fā)生竄動(dòng)，軸向用于固定的螺栓斷裂導(dǎo)致工作中斷，嚴(yán)重時(shí)軸承直接被燒毀[2]。導(dǎo)致軸向力變大的原因有很多，比如，軋輥軸線發(fā)生交叉、軋制不對(duì)稱、傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定等，但是Z主要的原因是軋輥之間出現(xiàn)交叉，特別是發(fā)生傳動(dòng)輥的軸線交叉。
三、結(jié)論
相比于普通軸承，冷軋軋輥軸承性能較好。但是在使用過程中會(huì)受到不同程度的破壞，為此應(yīng)該認(rèn)真對(duì)其損壞原因進(jìn)行分析，在探索中找到Z佳的解決辦法，保證冷軋產(chǎn)品質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1] 李向陽，馬嘉，崔軍利.立磨磨輾軸承損壞原因分析[J].水泥，2019，000 (009): 42-44.
[2] 孫玉潔.淺談冷軋軋輥服役過程中的管理[J].金屬世界，2019，203 (03):14-17.
來源：《科學(xué)與財(cái)富》2020年第21期
