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轴承知识
钢铁企业滚动轴承使用寿命探讨
周亚辉 周松涛 周敏
(安阳钢铁股份有限公司,河南安阳 455004)
  摘 要:从大型轧辊轴承、大型减速机等成品件用滚动轴承、普通转动件用滚动轴承、高速转动件用滚动轴承和低速回转滚动轴承对钢铁企业滚动轴承使用寿命的现状进行分析,找出影响轴承使用寿命的主要因素,并提供了提高钢铁企业滚动轴承使用寿命的具体方法,以期为同行提供参考。
  关键词:滚动轴承;寿命;使用方法 
  一 滚动轴承的寿命概念
  滚动轴承寿命是指在实际的服务条件下(包括工作条件、环境条件、维护保养条件等),能持续保持满足主机要求的工作性能和工作精度的最长服务期限。
  根据最新滚动轴承疲劳寿命理论,一套设计优秀、材质卓越、制造精良且安装正确的轴承,只要其承受的负荷足够小(不大于该轴承相应的某个持久性极限负荷值),则该轴承材料将永远不会产生疲劳损坏。因此,只要轴承的工作环境温度适宜而且变化幅度不大,绝对无固体尘埃、有害气体和水分侵入轴承,轴承润滑充分而又恰到好处,润滑剂绝对纯正而无杂质,并且不会老化变质等,则这个轴承将会无限期地运转下去。但上述轴承的无限期运转理论仅在理想条件下才可能“实现”,而现场使用的轴承,工作负荷往往具有不稳定性,工作环境也难免会存在污染问题,再加上安装误差等因素,致使现场使用的轴承不能具备理想条件。
  二 钢铁企业滚动轴承使用寿命现状
  钢铁企业用滚动轴承非常普遍,钢铁行业大型设备的关键核心部位仍多采用如FAG、NSK、SKF等世界十大著名轴承制造商产品。钢铁行业铁前系统设备用滚动轴承多为低速重载,环境恶劣。钢后系统设备用滚动轴承多为高速重载或高速轻载,要求轴承工作环境好,轴承使用数量大。钢铁企业用滚动轴承的使用现状可大致分为以下几种情况:
  1)大型轧辊轴承
  轧辊是钢铁企业成品出厂前形成产品前的重要生产工具,轧钢时的力量均由轧辊轴承承担。该轴承多为特殊设计,运行时多为高速重载,冲击负荷很大。润滑形式多为油脂润滑,特殊的也有使用稀油润滑或油气润滑的。使用时多为每个机架多套轧辊轮换使用。使用寿命多在3~5年,甚至更长,如国内某炉卷轧机轧辊轴承,使用NSK产品,承受7000t轧制力,高温锂基脂润滑。5套轧辊周转运行,已使用4年,无一损坏,经检测轴承间隙仍处于设计范围之内。实践证明,对于高速重载滚动轴承,润滑充分,装配无误是能够保证其长期正常运转的。
  2)大型减速机等成品件用滚动轴承
  钢铁企业大型、重型减速机或齿轮箱设备是基础设备,是一种能长期运行、事故率几乎为零的重要设备,这种设备多采用非标减速机设计,轴承采用大型滚动轴承,润滑一般为稀油润滑,速度较低的也用油脂润滑;一般设计要求轴承和齿轮寿命接近,大型减速机要求使用寿命均在10年以上,有的更长。某高速线材厂粗轧机主减速机由于稀油润滑油路不通,导致轴承缺油损坏。某大型转炉设备倾动减速机、某薄板厂主减速机均由于齿轮材质不合格而损坏,这些损坏均造成较长时间停产和重大经济损失。所以该类滚动轴承只要润滑到位,一般不会发生大的损坏,由于齿轮传动的运转特性,减速机用滚动轴承的间隙变化基本不影响使用。
  3)普通转动件用滚动轴承
  这种轴承钢铁企业使用量最大,多为通用规格型产品,多用于运输辊道、各型通用普通减速机、天车车轮装配、机加工设备等。这种轴承多采用干油润滑或油池润滑,运转速度和负荷一般。
  4)高速转动件用滚动轴承
  这类滚动轴承多用于轧机导卫、热轧成品辊道等部位。如高速线材导卫轴承,规格小转速高,甚至高达万转以上,采用油气润滑,使用量大。
  5)低速回转滚动轴承
  这类轴承在铁前系统和炼钢设备中多见,转速低承重大,干油润滑,一般使用寿命长,如连铸机回转轴承等。
  三 影响钢铁企业滚动轴承使用寿命的主要因素
  1)轴承磨损严重。
  分析滚动轴承因过度磨损而报废的原因可知,通常是因为磨损使得轴承的工作游隙过大,导致主机的轴系统丧失必要的运转精度,引起噪声和振动,或给主机带来附加的冲击负荷,而轴承本身的内部应力也随之增高,以致轴承不能承担其预定的工作而失效。实际使用中轴承磨损失效常是轴承报废的最主要原因,特别是对于在污染严重的环境中(炼铁厂、炼钢厂、烧结厂、焦化厂等),工作的轴承、高速运转的轴承、承受冲击负荷的轴承,以及高刚度主轴轴承等,大都因磨损而失效。
  2)轴承滑动制约。
  各种滚动轴承本身就存在着不同程度的滑动因素,安装不对中、配合过松或过紧、游隙选择不当等,都会使轴承中的滑动因素成为显因。
  3)轴承清洁度不高。
  轴承制造厂对轴承产品清洁度保证,工人师傅在清洗、安装和施加润滑等过程中对轴承清洁度的保证,以及润滑剂供应者对润滑剂本身清洁度的保证等任一环节如有疏忽,都可能使轴承遭受污染。
  4)滚动轴承装配不当。
  滚动轴承装配不当是造成润滑膜层不均匀的关键因素,也是造成不均匀磨损的最直接原因。并且近代的发展几乎将滚动轴承的寿命、动态性能和传动效率等各种参数也都与润滑联系起来,研究如何提高滚动轴承的润滑效能是提高其使用寿命的最直接方法。
  四 提高滚动轴承使用寿命的措施
  1)安装前
  为保证安装质量,一是确保滚动轴承绝对清洁,即安装前应将其保存在原来的包装中,放置在清洁、无湿气、相对恒温的环境中,使其远离灰尘、水和腐蚀性化学物质。因为轴承环的转动面非常光滑,对污染物造成的损坏非常敏感,颗粒杂质会受到滚动元件的过度碾压而在轴承中产生局部压力,最终会导致永久性材料疲劳。二是搬运时避免摇动和振动,防止破坏轴承的机械性能。三是轴承应水平保存,特别是有些较重的轴承长时间竖直放置后,会由于自身的质量而变形。四是对于涂有油脂的(或密封的)轴承需特别小心,搁置时间应按先进先出的原则来控制。因为油脂经过长时间存储后密度会改变,且当轴承第一次使用时,会有一定程度的转动噪音。
  2)安装与拆卸时
  根据有关图纸、维护手册、产品说明书,结合工作环境,使用合适的工具谨慎地安装和拆卸,并注意以下事项:
  1.不要在滚动元件上施加安装力,这很容易导致滚动元件和座圈接触面的局部超载,从而导致轴承的过早失效;
  2.确保场地清洁,特别是在夏季,避免强力风扇正对维修现场;
  3.使用合适的工具,禁止使用任何硬的工具(如锤子,起子等,实际工作中太多使用这两种硬工具安装和拆卸)直接敲在轴承表面,这会导致轴承环的断裂或破碎;
  4.校核传动轴的轴承位和轴承座孔直径尺寸,轴承及轴的同轴度情况,特别是大型设备,局部微小误差也会造成轴承及轴的强烈磨损;
  5.一般滚动轴承不会从设备上拆下来,只有较大的轴承才会因预防性维护而需要拆卸,拆卸过程中,必须使用正确的工具,确保相邻的部件没有损坏;
  6.试车前一定要检查轴承安装的紧固度、同轴度和定位情况,并确保旋转的灵活性。
  3)使用及维护
  1.定期对轴承进行再润滑。正确适当的再润滑非常关键,润滑剂可以隔离轴承表面,从而减小摩擦,保护金属部件以及防止污染和杂质。但是在使用过程中,由于温度、振动、密封等因素的影响,润滑剂会不同程度地流失与失效。为此,必须注意,一要选择合适的润滑剂,目前润滑剂种类非常繁多,可供不同的运行条件选用,选择时一般要使用轴承厂家推荐的润滑剂,否则会严重降低其使用寿命;二是要定期对轴承进行再润滑,因为滚动部件的过度滚动,轴承润滑剂经受着长久的机械压力,尤其是长时间在高温、潮湿或受到污染的环境中,润滑剂的化学性质会有所改变,这些都会导致润滑质量下降,因此定期对轴承进行再润滑是非常必要的。据研究,滚动轴承使用寿命降低30%是由于润滑不良造成的。
  2.轴承更换。只能使用与原来的尺寸、种类和精度相同的新轴承进行替换。一般国内生产的滚动轴承都能购买对应的型号,失效后能够及时正确地更换。而对于进口设备或国外轴承则必须慎重对待,当进口机器中的原装轴承品种较特殊,而且无备用件时,尤其需要及早考虑代用问题,切勿在轴承使用至破碎,甚至型号都无法辨认时才向滚动轴承专业部门咨询,这样会造成很大的困难。
来源:《机械管理开发》2018年第8期
发布时间:2020-03-24


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