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軸承知識

鋼鐵企業滾動軸承使用壽命探討

2020-03-24
周亞輝 周松濤 周敏
(安陽鋼鐵股份有限公司,河南安陽 455004)
  摘 要:從大型軋輥軸承、大型減速機等成品件用滾動軸承、普通轉動件用滾動軸承、高速轉動件用滾動軸承和低速回轉滾動軸承對鋼鐵企業滾動軸承使用壽命的現狀進行分析,找出影響軸承使用壽命的主要因素,并提供了提高鋼鐵企業滾動軸承使用壽命的具體方法,以期為同行提供參考。
  關鍵詞:滾動軸承;壽命;使用方法 
  一 滾動軸承的壽命概念
  滾動軸承壽命是指在實際的服務條件下(包括工作條件、環境條件、維護保養條件等),能持續保持滿足主機要求的工作性能和工作精度的最長服務期限。
  根據最新滾動軸承疲勞壽命理論,一套設計優秀、材質卓越、制造精良且安裝正確的軸承,只要其承受的負荷足夠?。ú淮笥谠撦S承相應的某個持久性極限負荷值),則該軸承材料將永遠不會產生疲勞損壞。因此,只要軸承的工作環境溫度適宜而且變化幅度不大,絕對無固體塵埃、有害氣體和水分侵入軸承,軸承潤滑充分而又恰到好處,潤滑劑絕對純正而無雜質,并且不會老化變質等,則這個軸承將會無限期地運轉下去。但上述軸承的無限期運轉理論僅在理想條件下才可能“實現”,而現場使用的軸承,工作負荷往往具有不穩定性,工作環境也難免會存在污染問題,再加上安裝誤差等因素,致使現場使用的軸承不能具備理想條件。
  二 鋼鐵企業滾動軸承使用壽命現狀
  鋼鐵企業用滾動軸承非常普遍,鋼鐵行業大型設備的關鍵核心部位仍多采用如FAG、NSK、SKF等世界十大著名軸承制造商產品。鋼鐵行業鐵前系統設備用滾動軸承多為低速重載,環境惡劣。鋼后系統設備用滾動軸承多為高速重載或高速輕載,要求軸承工作環境好,軸承使用數量大。鋼鐵企業用滾動軸承的使用現狀可大致分為以下幾種情況:
  1)大型軋輥軸承
  軋輥是鋼鐵企業成品出廠前形成產品前的重要生產工具,軋鋼時的力量均由軋輥軸承承擔。該軸承多為特殊設計,運行時多為高速重載,沖擊負荷很大。潤滑形式多為油脂潤滑,特殊的也有使用稀油潤滑或油氣潤滑的。使用時多為每個機架多套軋輥輪換使用。使用壽命多在3~5年,甚至更長,如國內某爐卷軋機軋輥軸承,使用NSK產品,承受7000t軋制力,高溫鋰基脂潤滑。5套軋輥周轉運行,已使用4年,無一損壞,經檢測軸承間隙仍處于設計范圍之內。實踐證明,對于高速重載滾動軸承,潤滑充分,裝配無誤是能夠保證其長期正常運轉的。
  2)大型減速機等成品件用滾動軸承
  鋼鐵企業大型、重型減速機或齒輪箱設備是基礎設備,是一種能長期運行、事故率幾乎為零的重要設備,這種設備多采用非標減速機設計,軸承采用大型滾動軸承,潤滑一般為稀油潤滑,速度較低的也用油脂潤滑;一般設計要求軸承和齒輪壽命接近,大型減速機要求使用壽命均在10年以上,有的更長。某高速線材廠粗軋機主減速機由于稀油潤滑油路不通,導致軸承缺油損壞。某大型轉爐設備傾動減速機、某薄板廠主減速機均由于齒輪材質不合格而損壞,這些損壞均造成較長時間停產和重大經濟損失。所以該類滾動軸承只要潤滑到位,一般不會發生大的損壞,由于齒輪傳動的運轉特性,減速機用滾動軸承的間隙變化基本不影響使用。
  3)普通轉動件用滾動軸承
  這種軸承鋼鐵企業使用量最大,多為通用規格型產品,多用于運輸輥道、各型通用普通減速機、天車車輪裝配、機加工設備等。這種軸承多采用干油潤滑或油池潤滑,運轉速度和負荷一般。
  4)高速轉動件用滾動軸承
  這類滾動軸承多用于軋機導衛、熱軋成品輥道等部位。如高速線材導衛軸承,規格小轉速高,甚至高達萬轉以上,采用油氣潤滑,使用量大。
  5)低速回轉滾動軸承
  這類軸承在鐵前系統和煉鋼設備中多見,轉速低承重大,干油潤滑,一般使用壽命長,如連鑄機回轉軸承等。
  三 影響鋼鐵企業滾動軸承使用壽命的主要因素
  1)軸承磨損嚴重。
  分析滾動軸承因過度磨損而報廢的原因可知,通常是因為磨損使得軸承的工作游隙過大,導致主機的軸系統喪失必要的運轉精度,引起噪聲和振動,或給主機帶來附加的沖擊負荷,而軸承本身的內部應力也隨之增高,以致軸承不能承擔其預定的工作而失效。實際使用中軸承磨損失效常是軸承報廢的最主要原因,特別是對于在污染嚴重的環境中(煉鐵廠、煉鋼廠、燒結廠、焦化廠等),工作的軸承、高速運轉的軸承、承受沖擊負荷的軸承,以及高剛度主軸軸承等,大都因磨損而失效。
  2)軸承滑動制約。
  各種滾動軸承本身就存在著不同程度的滑動因素,安裝不對中、配合過松或過緊、游隙選擇不當等,都會使軸承中的滑動因素成為顯因。
  3)軸承清潔度不高。
  軸承制造廠對軸承產品清潔度保證,工人師傅在清洗、安裝和施加潤滑等過程中對軸承清潔度的保證,以及潤滑劑供應者對潤滑劑本身清潔度的保證等任一環節如有疏忽,都可能使軸承遭受污染。
  4)滾動軸承裝配不當。
  滾動軸承裝配不當是造成潤滑膜層不均勻的關鍵因素,也是造成不均勻磨損的最直接原因。并且近代的發展幾乎將滾動軸承的壽命、動態性能和傳動效率等各種參數也都與潤滑聯系起來,研究如何提高滾動軸承的潤滑效能是提高其使用壽命的最直接方法。
  四 提高滾動軸承使用壽命的措施
  1)安裝前
  為保證安裝質量,一是確保滾動軸承絕對清潔,即安裝前應將其保存在原來的包裝中,放置在清潔、無濕氣、相對恒溫的環境中,使其遠離灰塵、水和腐蝕性化學物質。因為軸承環的轉動面非常光滑,對污染物造成的損壞非常敏感,顆粒雜質會受到滾動元件的過度碾壓而在軸承中產生局部壓力,最終會導致永久性材料疲勞。二是搬運時避免搖動和振動,防止破壞軸承的機械性能。三是軸承應水平保存,特別是有些較重的軸承長時間豎直放置后,會由于自身的質量而變形。四是對于涂有油脂的(或密封的)軸承需特別小心,擱置時間應按先進先出的原則來控制。因為油脂經過長時間存儲后密度會改變,且當軸承第一次使用時,會有一定程度的轉動噪音。
  2)安裝與拆卸時
  根據有關圖紙、維護手冊、產品說明書,結合工作環境,使用合適的工具謹慎地安裝和拆卸,并注意以下事項:
  1.不要在滾動元件上施加安裝力,這很容易導致滾動元件和座圈接觸面的局部超載,從而導致軸承的過早失效;
  2.確保場地清潔,特別是在夏季,避免強力風扇正對維修現場;
  3.使用合適的工具,禁止使用任何硬的工具(如錘子,起子等,實際工作中太多使用這兩種硬工具安裝和拆卸)直接敲在軸承表面,這會導致軸承環的斷裂或破碎;
  4.校核傳動軸的軸承位和軸承座孔直徑尺寸,軸承及軸的同軸度情況,特別是大型設備,局部微小誤差也會造成軸承及軸的強烈磨損;
  5.一般滾動軸承不會從設備上拆下來,只有較大的軸承才會因預防性維護而需要拆卸,拆卸過程中,必須使用正確的工具,確保相鄰的部件沒有損壞;
  6.試車前一定要檢查軸承安裝的緊固度、同軸度和定位情況,并確保旋轉的靈活性。
  3)使用及維護
  1.定期對軸承進行再潤滑。正確適當的再潤滑非常關鍵,潤滑劑可以隔離軸承表面,從而減小摩擦,保護金屬部件以及防止污染和雜質。但是在使用過程中,由于溫度、振動、密封等因素的影響,潤滑劑會不同程度地流失與失效。為此,必須注意,一要選擇合適的潤滑劑,目前潤滑劑種類非常繁多,可供不同的運行條件選用,選擇時一般要使用軸承廠家推薦的潤滑劑,否則會嚴重降低其使用壽命;二是要定期對軸承進行再潤滑,因為滾動部件的過度滾動,軸承潤滑劑經受著長久的機械壓力,尤其是長時間在高溫、潮濕或受到污染的環境中,潤滑劑的化學性質會有所改變,這些都會導致潤滑質量下降,因此定期對軸承進行再潤滑是非常必要的。據研究,滾動軸承使用壽命降低30%是由于潤滑不良造成的。
  2.軸承更換。只能使用與原來的尺寸、種類和精度相同的新軸承進行替換。一般國內生產的滾動軸承都能購買對應的型號,失效后能夠及時正確地更換。而對于進口設備或國外軸承則必須慎重對待,當進口機器中的原裝軸承品種較特殊,而且無備用件時,尤其需要及早考慮代用問題,切勿在軸承使用至破碎,甚至型號都無法辨認時才向滾動軸承專業部門咨詢,這樣會造成很大的困難。
來源:《機械管理開發》2018年第8期

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