某導衛軸承故障分析

許麗瑩

（哈爾濱軸承集團公司 質量保證部，黑龍江 哈爾濱 150036）

某導衛軸承故障分析

許麗瑩

（哈爾濱軸承集團公司 質量保證部，黑龍江 哈爾濱 150036）

通過對失效軸承的分析，判斷失效原因，采取積極的措施，避免同類問題的持續發生。關鍵詞：導衛軸承；高速；失效；斷裂

1　前言

概括地說，導衛裝置就是指在型鋼軋制中，安裝在軋輥孔型前后、幫助軋件按既定的方向和狀態準確穩定地進入和導出孔型的裝置，可以有效避免軋件纏輥、被刮切和擠鋼并保證工人和設備安全。軸承是導衛裝置中的關鍵部件，軸承的質量直接影響到軋制線材的質量。高速線材導衛屬于滾動導衛，其導衛軸承轉速能達到34 000～38 000 r/min。鋼廠線材生產線上工況十分惡劣，軸承經常在無密封保護、高溫、高速、冷卻水沖刷、鋼坯沖擊、存在大量鋼坯脫落氧化皮的工況下工作，導致軸承的使用壽命非常短，一般在6h左右就得更換。軸承的損壞形式多為異物進入造成的早期疲勞剝落、異常磨損、保持架斷裂、脫落、燒損等。

2　故障軸承分析

2.1滾動導衛簡介

滾動導衛總成一般由導衛盒體、導板、支撐臂及其調整裝置、中間軸及其調整裝置、導輥、導衛軸承、導輥軸、軸套、分油環、防塵蓋、導衛尖、油氣潤滑系統和水冷卻系統等20多個部件精密組裝而成。小型滾動導衛一般適用于精軋機組。導衛軸承安裝在導輥內，支撐導輥靈活轉動，見圖1所示。

圖1　導輥結構

2.2導衛軸承簡介

本線材設備軋制速度達90～100 m/s，軋制時導衛輥要承受400℃左右的高溫，同時受到高速運行的滾動和滑動摩擦及氧化物的磨粒磨損；在銜接料時，要承受一定的沖擊，并受到激冷激熱交變熱應力作用。

導衛軸承結構如下：類型為深溝球結構，單側帶卷邊防塵蓋，內圈一側擋邊上開有環形凹槽，防塵蓋內翻邊伸入到凹槽內，增強密封效果。保持架材料采用優化玻璃纖維含量的PA46，冠型結構。采用國外優質高溫潤滑脂。軸承結構見圖2所示。

圖2　導衛軸承結構

2.3故障件描述

外套沿橫向斷裂，斷口不規則（圖3），斷裂位置靠近溝邊倒角；滾道變色，周向360°范圍內變成淺棕色（圖4）；密封牙口內存在大量的油泥，無其他損傷特征；內圈溝道變色，顏色為淺棕色（圖5），變色寬度覆蓋整個溝道，無其他明顯可見的損傷；7粒鋼球全部變色，顏色淺棕色（圖6），無其他明顯可見的損傷。保持架無損壞，內徑及兜孔處存在油污（圖7）。

圖3　外圈斷裂形貌

圖4　外圈滾道顏色

圖5　內圈外觀

圖6　鋼球外觀

圖7　保持架外觀

2.4故障件檢測

對故障軸承及同批次的1套產品進行了硬度及金相組織檢測（為排除批量軸承質量問題），檢測結果見表1、表2。

表1　軸承零件硬度檢測結果

表2　軸承零件金相組織檢測結果

根據檢測結果，兩套軸承硬度、組織均滿足標準JB/T1255高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處理技術條件規定。

2.5綜合分析

當應力超過材料的抗拉強度極限時，裂紋將產生并擴展。裂紋擴展到一定程度、零件的一部分完全分離的結果稱為斷裂。

斷裂的原因很多，根據斷裂的起因，斷裂主要分為過載斷裂、疲勞斷裂、熱裂等。

過載斷裂：是由于應力集中超過了材料的拉伸強度造成的，也可因局部應力過大，如沖擊或因過盈配合過緊造成應力過大所引起［1］。

疲勞斷裂：在彎曲、拉伸、扭轉條件下，應力不斷超過疲勞強度極限就會產生疲勞裂紋，裂紋先在應力較高處形成并逐步擴展到零件的截面的某一部分，最終造成過載斷裂。

熱裂：是由于滑動產生的高摩擦熱造成的，裂紋通常出現在垂直于滑動方向處。

本套故障軸承的失效特征為外圈沿外徑橫向斷裂，并且內、外滾道、鋼球出現變色特征，通過現有資料及經驗初步判斷軸承失效原因為熱裂，例如，在裝配過程中，由于安裝傾斜， 或因為配合過緊或其他原因導致軸承載荷過大造成開裂；或者當軸承在高溫、高速轉動時，內、外圈受熱膨脹超過它的彈性極限，造成開裂。在生產過程中， 熱能源不斷地從軋件經導輥傳到軸承，軸承進行高速旋轉，使潤滑脂很快流失，另外氧化鐵皮、冷卻水等侵入軸承內部，使滾動體產生滑動摩擦， 在使用一段時間后，導致軸承摩擦加劇，溫度進一步升高，致使軸承套圈滾道及滾動體出現變色。

2.6結論

綜上分析判斷，軸承過載及異常的高溫是導致軸承斷裂的直接原因。導致軸承過載及異常高溫的原因疑為安裝或配合不當。該故障現象應屬偶發事件。為避免此類故障的發生，應增強軸承的密封效果，同時在安裝軸承時應對安裝環境進行檢查。

3　結束語

通過對不同失效導衛軸承分析， 發現導致導衛軸承出現早期失效的主要原因有以下幾個：異物進入； 潤滑不良； 裝配不當等。因此， 應從以上3 個方面采取措施防止類似問題的發生。軸承設計中，滾動導衛軸承增加迷宮式非接觸密封，增強軸承的密封效果。軸承填充油脂選用耐高溫高速油脂，與通用軸承相比可適當減少注脂量；裝配時應注意軸承與軸、軸承座精度的選配，同時選擇軸承游隙時考慮配合、高速性、溫度對游隙的影響，并選擇合適的裝配工具與正確的安裝方法。

［1］陳 龍，頡潭成，夏新濤. 滾動軸承應用技術［M］.北京：機械工業出版社，2010.

（編輯：王立新）

Fault analysis of a guide bearing

Xu Liying

（Quality Assurance Department，Harbin Bearing Group Corporation，Harbin 150036，China）

By analyzing the bearing failure， the causes of failure were determined， the active measures were taken to avoid the similar problems to occur continuously.

guide bearing； high speed； failure； fracture

TH133.33+1

B

1672-4852（2016）01-0022-03

2016-02-21.

許麗瑩（1988-），女，助理工程師.