某導(dǎo)衛(wèi)軸承故障分析

許麗瑩

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 質(zhì)量保證部，黑龍江 哈爾濱 150036）

某導(dǎo)衛(wèi)軸承故障分析

許麗瑩

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 質(zhì)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(xù)發(fā)生。關(guān)鍵詞：導(dǎo)衛(wèi)軸承；高速；失效；斷裂

1　前言

概括地說，導(dǎo)衛(wèi)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(tài)準(zhǔn)確穩(wěn)定地進(jìn)入和導(dǎo)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(shè)備安全。軸承是導(dǎo)衛(wèi)裝置中的關(guān)鍵部件，軸承的質(zhì)量直接影響到軋制線材的質(zhì)量。高速線材導(dǎo)衛(wèi)屬于滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)，其導(dǎo)衛(wèi)軸承轉(zhuǎn)速能達(dá)到34 000～38 000 r/min。鋼廠線材生產(chǎn)線上工況十分惡劣，軸承經(jīng)常在無密封保護(hù)、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(dǎo)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(jìn)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(dòng)導(dǎo)衛(wèi)簡介

滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)總成一般由導(dǎo)衛(wèi)盒體、導(dǎo)板、支撐臂及其調(diào)整裝置、中間軸及其調(diào)整裝置、導(dǎo)輥、導(dǎo)衛(wèi)軸承、導(dǎo)輥軸、軸套、分油環(huán)、防塵蓋、導(dǎo)衛(wèi)尖、油氣潤滑系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)等20多個(gè)部件精密組裝而成。小型滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)一般適用于精軋機(jī)組。導(dǎo)衛(wèi)軸承安裝在導(dǎo)輥內(nèi)，支撐導(dǎo)輥靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，見圖1所示。

圖1　導(dǎo)輥結(jié)構(gòu)

2.2導(dǎo)衛(wèi)軸承簡介

本線材設(shè)備軋制速度達(dá)90～100 m/s，軋制時(shí)導(dǎo)衛(wèi)輥要承受400℃左右的高溫，同時(shí)受到高速運(yùn)行的滾動(dòng)和滑動(dòng)摩擦及氧化物的磨粒磨損；在銜接料時(shí)，要承受一定的沖擊，并受到激冷激熱交變熱應(yīng)力作用。

導(dǎo)衛(wèi)軸承結(jié)構(gòu)如下：類型為深溝球結(jié)構(gòu)，單側(cè)帶卷邊防塵蓋，內(nèi)圈一側(cè)擋邊上開有環(huán)形凹槽，防塵蓋內(nèi)翻邊伸入到凹槽內(nèi)，增強(qiáng)密封效果。保持架材料采用優(yōu)化玻璃纖維含量的PA46，冠型結(jié)構(gòu)。采用國外優(yōu)質(zhì)高溫潤滑脂。軸承結(jié)構(gòu)見圖2所示。

圖2　導(dǎo)衛(wèi)軸承結(jié)構(gòu)

2.3故障件描述

外套沿橫向斷裂，斷口不規(guī)則（圖3），斷裂位置靠近溝邊倒角；滾道變色，周向360°范圍內(nèi)變成淺棕色（圖4）；密封牙口內(nèi)存在大量的油泥，無其他損傷特征；內(nèi)圈溝道變色，顏色為淺棕色（圖5），變色寬度覆蓋整個(gè)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)品進(jìn)行了硬度及金相組織檢測（為排除批量軸承質(zhì)量問題），檢測結(jié)果見表1、表2。

表1　軸承零件硬度檢測結(jié)果

表2　軸承零件金相組織檢測結(jié)果

根據(jù)檢測結(jié)果，兩套軸承硬度、組織均滿足標(biāo)準(zhǔn)JB/T1255高碳鉻軸承鋼滾動(dòng)軸承零件熱處理技術(shù)條件規(guī)定。

2.5綜合分析

當(dāng)應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，裂紋將產(chǎn)生并擴(kuò)展。裂紋擴(kuò)展到一定程度、零件的一部分完全分離的結(jié)果稱為斷裂。

斷裂的原因很多，根據(jù)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(yīng)力集中超過了材料的拉伸強(qiáng)度造成的，也可因局部應(yīng)力過大，如沖擊或因過盈配合過緊造成應(yīng)力過大所引起［1］。

疲勞斷裂：在彎曲、拉伸、扭轉(zhuǎn)條件下，應(yīng)力不斷超過疲勞強(qiáng)度極限就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋先在應(yīng)力較高處形成并逐步擴(kuò)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(dòng)產(chǎn)生的高摩擦熱造成的，裂紋通常出現(xiàn)在垂直于滑動(dòng)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(nèi)、外滾道、鋼球出現(xiàn)變色特征，通過現(xiàn)有資料及經(jīng)驗(yàn)初步判斷軸承失效原因?yàn)闊崃眩纾谘b配過程中，由于安裝傾斜， 或因?yàn)榕浜线^緊或其他原因?qū)е螺S承載荷過大造成開裂；或者當(dāng)軸承在高溫、高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)、外圈受熱膨脹超過它的彈性極限，造成開裂。在生產(chǎn)過程中， 熱能源不斷地從軋件經(jīng)導(dǎo)輥傳到軸承，軸承進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，使?jié)櫥芸炝魇В硗庋趸F皮、冷卻水等侵入軸承內(nèi)部，使?jié)L動(dòng)體產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦， 在使用一段時(shí)間后，導(dǎo)致軸承摩擦加劇，溫度進(jìn)一步升高，致使軸承套圈滾道及滾動(dòng)體出現(xiàn)變色。

2.6結(jié)論

綜上分析判斷，軸承過載及異常的高溫是導(dǎo)致軸承斷裂的直接原因。導(dǎo)致軸承過載及異常高溫的原因疑為安裝或配合不當(dāng)。該故障現(xiàn)象應(yīng)屬偶發(fā)事件。為避免此類故障的發(fā)生，應(yīng)增強(qiáng)軸承的密封效果，同時(shí)在安裝軸承時(shí)應(yīng)對安裝環(huán)境進(jìn)行檢查。

3　結(jié)束語

通過對不同失效導(dǎo)衛(wèi)軸承分析， 發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致導(dǎo)衛(wèi)軸承出現(xiàn)早期失效的主要原因有以下幾個(gè)：異物進(jìn)入； 潤滑不良； 裝配不當(dāng)?shù)取Ｒ虼耍?應(yīng)從以上3 個(gè)方面采取措施防止類似問題的發(fā)生。軸承設(shè)計(jì)中，滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)軸承增加迷宮式非接觸密封，增強(qiáng)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(dāng)減少注脂量；裝配時(shí)應(yīng)注意軸承與軸、軸承座精度的選配，同時(shí)選擇軸承游隙時(shí)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(dòng)軸承應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)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.