冷軋軋輥軸承損壞原因分析與研究

摘 要：本文介紹了冷軋軋輥軸承的特點和常見故障現象，著重研究了其發生故障的原因。

關鍵詞：冷軋軋輥軸承;損壞原因;疲勞損傷

引言：軋輥軸承在冷軋機組成中比較重要，其能夠承受較大的負荷，可以在較差的環境中工作，性能較好。但也正因如此，加之容易進水、拆裝困難等，致使軸承容易損壞，對冷軋產品造成影向。因此對其損壞原因進行分析極為必要。

一、冷軋軋輥軸承的特點以及故障現象

相比于普通軸承，冷軋軋輥軸承能夠承載更重的載荷，通常情況下可以達到普通標準的2到5倍，在工作過程中，其運行速度可以發生大范圍變化[1]。通常情況下，冷軋軋輥軸承需要在比較惡劣的環境中進行工作，因此，氧化鐵屑等雜質極易進入其中造成損壞。

在運行過程中，冷軋軋輥軸承會出現一定的故障，主要表現為：第一， 在將其進行拆卸清洗過程中，經常會看到其內外圈滾道處出現疲勞損傷， 而且會改變顏色，硬度有所降低，并伴有裂紋產生，滾動體嚴重損壞等;第二，運行過程中，軸承部位溫度升高并能聽到明顯的響聲，嚴重情況下會出現冒煙卡死等現象。

二、冷軋軋輥軸承損壞原因探析

（一）內外圈滾道疲勞損傷

在長期使用的情況下，軸承內外圈會產生磨損，如果潤滑效果不佳，其表面磨損程度會增加，嚴重時便會產生疲勞損傷。在此基礎上，表面的細小材料會不斷脫落，久而久之會累積在滾動體和滾道之間，應力由此增加并高度集中，導致裂紋產生，隨著裂紋的不斷擴展，表面產生脫落，麻面出現，往復循環，最終造成嚴重損壞。

軸承潤滑效果不佳原因主要包括以下方面：第一，擋水圈與軸承座共同組成的迷宮密封構件受到磨損，之間產生較大孔隙，其產生可能由于裝配出現問題，未對軸承座進行精準定位，使之與擋水圈迷宮密封處產生摩擦;或者軋制時軸承受到影響而損壞，其內部的擋水圈和軸承座發生了位移，迷宮密封處出現摩擦;此外，也可能在軸向上內圈不緊固，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致不能達到良好的密封效果，在此情況下，軋制乳化液會發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，此情況經常出現在下輥軸承中。

（二）內外圈發燒變色、硬度降低

該現象比較嚴重，由于軸承升溫幅度較大，內圈和輥軸之間由配合間隙變大，產生相對滑動，同時外圈與軸承座之間也發生相對滑動，在以上作用下軸承溫度進一步升高，往復循環的情況下，內外圈發燒變色，硬度降低。另外，軸向緊固能力下降，如軸承內圈的軸端螺栓松動或軸向受力過大導致螺栓受損等都會發生跑內圈的情況。

（三）嚴重程度最大的故障

軸承部位溫度升高并能聽到明顯的響聲，嚴重情況下會出現冒煙卡死等現象，此類問題在軸承中最為嚴重。

軸承內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輥軸和軸承座共同分擔。一旦內圈和輥軸以及外圈和軸承座之間不能良好配合，則極其容易導致內外圈獨自承擔強大的力而發生破裂。所以，需要對輥軸和軸承座的尺寸和形狀等指標做

出嚴格規定，并務必保證其符合要求。通常情況下，問題往往出現在經過長時間使用的輥軸和軸承座中。

在運行過程中，冷軋帶速度較快，由此可能引發跑偏、斷帶或超出最大載荷的情況，如果過載保護能力較弱，在強大的沖擊力作用下可能導致軸承受到嚴重破壞，跑內圈、跑外圈由此產生，嚴重時破裂卡死等問題隨之而來，輥軸和軸承座受到嚴重損壞，其規格和形狀發生改變，表面被磨損，繼而出現溝槽或出現嚴重的變形。

在裝配輥軸過程中，如果未經認真檢測，問題就難以發現，或者明明知道出現問題卻未采取必要的措施進行改進便安裝應用，此時，由于軋制中會產生強大的沖擊力，軸承內外圈破裂的可能性便會增加，其余部件如滾動體和保護支架便會遭到破壞。

以上軸承損壞或潤滑效果不佳等都會導致軸承溫度大幅度升高，通過人為觸摸便能做出準確判斷。

（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，容易發生瞬間高壓力，在此情況下，軋制力將會大幅增加，軸承受力超出最大范圍，長期進行此類的運行，其壽命將會受到不良影響。另外，如果材料呈楔形，其單邊受力也將超出標準，單側受力過大， 滾動體出現斷裂、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，工作軸便會發生彎曲，以便軋制出板形優良的帶材。但是，彎輥力也會導致軸承受到不均勻的力，受力主要集中于內外滾動體上，此時軸承的荷載能力嚴重降低，內外滾道由此出現磨損。

（五）軸向受力過大

除了軋制力以外，工作輥軸上也會受到軸向力的作用，其會對工作輥軸造成影響，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%，然而實際上，該力能夠達到甚至遠遠超過軋制力的5%，因而軋輥會發生竄動，軸向用于固定的螺栓斷裂導致工作中斷，嚴重時軸承直接被燒毀[2]。導致軸向力變大的原因有很多，比如，軋輥軸線發生交叉、軋制不對稱、傳動系統運行不穩定等，但是最主要的原因是軋輥之間出現交叉，特別是發生傳動輥的軸線交叉。

三、結論

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受到不同程度的破壞，為此應該認真對其損壞原因進行分析，在探索中找到最佳的解決辦法，保證冷軋產品質量。

參考文獻：

[1] 李向陽，馬嘉，崔軍利.立磨磨輥軸承損壞原因分析[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.

作者簡介：

王榮和，籍貫：湖北，職稱和學歷：高工 碩士研究生，研究方向或專業：冶金機械。