陳峰

（河鋼邯鋼線棒材廠）

摘　要：短應(yīng)力線軋機(jī)是具備高強(qiáng)鋼性、拆卸方便且操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)的軋機(jī)，因其投資小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊且操作靈活等特點(diǎn)，成為小型型材軋鋼和棒材機(jī)組生產(chǎn)線的主流機(jī)型，備受各軋鋼廠家青睞。而在短應(yīng)力線軋機(jī)不斷革新的背景下，其軸承裝配質(zhì)量已成軋鋼生產(chǎn)穩(wěn)定性的主要影響因素，因此有必要高度重視軸承裝配相關(guān)事宜。文章在闡述短應(yīng)力線軋機(jī)特點(diǎn)及軸承結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，介紹了短應(yīng)力線軋機(jī)軸承裝配，并分析了短應(yīng)力軋機(jī)軸承事故原因及處理，以供參考與借鑒。 

關(guān)鍵詞：短應(yīng)力線軋機(jī)；軸承；裝配；事故應(yīng)對(duì)

短應(yīng)力線軋機(jī)重量輕、整體剛度高、彈性變形小、成材率高、安裝調(diào)整及操作維護(hù)簡(jiǎn)單便捷，故而備受軋鋼廠家青睞，逐步占據(jù)市場(chǎng)中更高的份額。高速重載惡劣工況中，軋機(jī)軸承失效事故發(fā)生率不斷上升，軋機(jī)在線運(yùn)行中軸承狀態(tài)大幅降低，使用壽命也會(huì)縮短。高速線棒材組軋機(jī)軸承中，在確保裝配質(zhì)量達(dá)標(biāo)的前提下，采取在線監(jiān)測(cè)及故障診斷等措施，當(dāng)軸承部位有異常出現(xiàn)后，能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行軸承更換，即可減少軸承事故引起的損失。文章通過研究短應(yīng)力線軋機(jī)軸承裝配及事故應(yīng)對(duì)，能提升短應(yīng)力線軋機(jī)應(yīng)用價(jià)值，助力軋鋼廠生產(chǎn)穩(wěn)定性及產(chǎn)量的提升。

1、短應(yīng)力線軋機(jī)特點(diǎn)及軸承結(jié)構(gòu)

短應(yīng)力線軋機(jī)特點(diǎn)包含：①軋機(jī)底座由在線固定與隨軋機(jī)吊運(yùn)移動(dòng)的兩部分組成，彼此間的配合建立在滑板的基礎(chǔ)上，液壓鎖緊與橫移換槽具備更高的準(zhǔn)確性及效率；②液壓壓下，能夠更精確、高效地控制料型，并大幅降低勞動(dòng)強(qiáng)度^［1］；③軋機(jī)在線運(yùn)行中，通過彈性組擬題平衡裝置的應(yīng)用，可提供料型穩(wěn)定性方面的保障，在軋機(jī)彈跳問題方面也能產(chǎn)生良好的控制作用。

短應(yīng)力線軋機(jī)軸承是以內(nèi)圈與外圈、滾動(dòng)體和保持架組成的滾動(dòng)軸承，其中內(nèi)外圈間有諸多滾動(dòng)體的配置，在保持架的作用下使彼此間維持適宜的距離，內(nèi)圈安裝部位以軋輥輥頸為主，轉(zhuǎn)動(dòng)一致于軋輥。軸承常見結(jié)構(gòu)見圖1。

軸承載荷承載體是套圈（即內(nèi)、外圈）與滾動(dòng)體間的接觸面，亦有“滾道面”的別稱。從形狀方面來看，滾動(dòng)體包含球與滾子兩種，其中滾子形狀諸多，如球面滾子、圓錐滾子、滾針等。保持架的應(yīng)用，能保證軸承圓周 方向上精準(zhǔn)分布滾動(dòng)體，避免安裝中出現(xiàn)散落的情況。處于工作狀態(tài)的保持架，從理論層面而言不會(huì)承受載荷外力。 

2、短應(yīng)力線軋機(jī)軸承裝配

2.1 軋機(jī)軸承尺寸配合

表1和表2是在參考熱軋軋機(jī)工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上軋機(jī)軸承座腔體、軋輥輥頸與軸承的配合尺寸數(shù)據(jù)情況。

2.2 軸承游隙

軸承運(yùn)行中結(jié)構(gòu)形式、潤(rùn)滑方式、轉(zhuǎn)速、配合面粗糙度、承載負(fù)荷、軸承裝配過盈配合量等，主要取決于其自身徑向游隙大小。所以，需要從實(shí)際工況條件出發(fā)，綜合各類因素精準(zhǔn)選擇，突出合理性。

2.3 軸承安裝

①安裝軸承時(shí)，提前測(cè)量包含軸承腔體尺寸精度在內(nèi)的各項(xiàng)關(guān)鍵尺寸，軸承座內(nèi)孔倒角毛刺需清理干凈，若有必要還需對(duì)接觸面粗糙度檢查^［2］；②安裝軸承外圈時(shí)，條件允許的情況下可通過壓力機(jī)的應(yīng)用緩慢 向軸承座壓入，若不具備條件可選擇銅錘輕擊圓周安裝，完成安裝后不得使用鐵錘等大力敲擊；③安裝內(nèi)圈時(shí)，通常是通過電磁感應(yīng)加熱或油加熱后（加熱溫度多以90~100℃為主，最高為120℃），迅速裝至軸徑上，消除內(nèi)圈回縮不徹底情況的可能性。電磁感應(yīng)加熱中，為避免雜質(zhì)被磁性吸附進(jìn)入軸承，需在加熱設(shè)備上進(jìn)行消磁裝置的配置；④安裝預(yù)加熱軸承內(nèi)套時(shí)，軸承的組合配裝應(yīng)在溫度降為室溫時(shí)進(jìn)行，以免軸承游隙偏小，軸承因強(qiáng)力裝配出現(xiàn)損傷。

3、短應(yīng)力線軋機(jī)軸承事故及處理 

3.1 四列圓柱滾子軸承

通過四列圓柱滾子軸承極限轉(zhuǎn)速、徑向承載負(fù)荷性能相當(dāng)可觀，但面對(duì)軸向力卻無法承受。此類型軸承主要包含F(xiàn)C、FCD和FCDP三種型號(hào)的結(jié)構(gòu)形式。應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中時(shí)，應(yīng)以軋機(jī)結(jié)構(gòu)形式為根據(jù)，在考慮軋制料型受力等多方面因素的基礎(chǔ)上，對(duì)軋制力分布更科學(xué)、合理的軸承結(jié)構(gòu)形式展開分析^［3］。同時(shí)，應(yīng)對(duì)拆卸是否方便、更換使用中檢查確認(rèn)是否便利等予以關(guān)注。表3為四列圓柱滾子軸承常見結(jié)構(gòu)。

軋機(jī)操作則是承受軸向推力的雙列角接觸球軸承，能夠承受不超過一定限額的小負(fù)荷徑向力，用于軋輥軸向位移的限制，避免生產(chǎn)中有軸向竄動(dòng)情況出現(xiàn)從而導(dǎo)致軋件異常變形。

3.2 雙列角接觸球軸承

雙列角接觸球軸承是軋機(jī)中承擔(dān)軸向推力的主體，承擔(dān)的徑向力限額一定，軋機(jī)軸向調(diào)整中通過對(duì)軋輥軸向位移進(jìn)行固定，避免發(fā)生“竄動(dòng)”的情況。該軸承安裝便利，無需調(diào)整軸向游隙。以現(xiàn)場(chǎng)安裝需要為根據(jù)，該軸承形式包含兩種，即雙半內(nèi)圈和 雙半外圈。

3.3 軋機(jī)軸承失效形式與改進(jìn)

調(diào)整軋機(jī)工況條件后，軸承在運(yùn)行過程中滾動(dòng)體與套圈接觸面有交變載荷（不斷作用）產(chǎn)生，不同軋件 軋制時(shí)難免出現(xiàn)不一致的變形抗力，且會(huì)帶給軋機(jī)軸承不同的受力，從而頻頻引發(fā)軸承異常受力情況，軸承也因此失效。具體失效形式、原因及應(yīng)對(duì)措施為：

①內(nèi)圈縱裂?？赡苁茄b配過盈量不適宜，特別是截面厚度不超過12mm的內(nèi)圈，過大的過盈會(huì)引起內(nèi)圈軸向開裂；潤(rùn)滑不佳引起缺油從而燒壞；材料有內(nèi)應(yīng)力存在。處理時(shí)，通過精準(zhǔn)控制過盈配合，確保軋輥輥頸直徑精度與粗糙度事宜；妥善處理潤(rùn)滑工作，加大材料及熱處理質(zhì)量控制力度；

②外圈碎裂?？赡苁禽S承座未能高度匹配軸承外徑；軋制力過大；軸承面臨的沖擊荷載不正常；密封受損造成潤(rùn)滑去進(jìn)入異物^［4］。處理時(shí)，檢查軸承腔體磨損情況及尺寸，必要時(shí)更換軸承座；合理控制壓下量，降 低軋制力，提高軋制力均衡性；單道受力時(shí)，規(guī)范軋制工藝標(biāo)準(zhǔn)，降低軋輥壓力；檢查油品純潔度與密封完整性；

③滾動(dòng)體碎裂。可能是表面疲勞、剝落；材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或熱處理不到位；超負(fù)荷軋制力存在較大沖擊。處理時(shí)，可定期檢查更換；嚴(yán)格把控材料與熱處理質(zhì)量；核定軋制負(fù)荷選擇軸承，賦予軋輥更高的剛性。 

3.4 保持架斷齒原因及處理

四列圓柱滾子軸承中，保持架作用主要體現(xiàn)在等分滾動(dòng)體，引導(dǎo)內(nèi)圈及外圈滾道上的滾動(dòng)體維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。保持架不承載軋制時(shí)引起徑向、軸向載荷，屬于被動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)零件，憑借運(yùn)轉(zhuǎn)的滾動(dòng)體被動(dòng)運(yùn)行。但由于保持架斷裂引起現(xiàn)場(chǎng)軸承燒損的情況較多，其原因包含：長(zhǎng)時(shí)間超壽命使用，進(jìn)一步擴(kuò)大滾動(dòng)體直徑與保持架兜孔間的間隙，而擴(kuò)大的間隙會(huì)使高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承出現(xiàn)超范圍傾斜，運(yùn)轉(zhuǎn)的滾動(dòng)體在傾斜后，經(jīng)過軸承承載區(qū)時(shí)與外圈擋邊間會(huì)出現(xiàn)有害摩擦，且引起異常的力矩與震動(dòng)載荷并向保持架傳遞，保持架此時(shí)會(huì)出現(xiàn)變形或斷齒等故障；外界異物侵入，特別是對(duì)應(yīng)第一列滾動(dòng)體的保持架（靠輥身側(cè)）外界雜質(zhì)侵入最先。如果侵入了硬質(zhì)顆粒物，滾動(dòng)體與保持架間會(huì)出現(xiàn)異常磨損、受力，甚至引起滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)受阻的情況，導(dǎo)致純滑動(dòng)摩擦，從而造成斷齒及軸承抱死事故；保持架鉚釘脫落；滾道局部卡阻引起保持架斷裂；保持架由于滾動(dòng)體破裂擠壓而卡死或斷裂；保持架變形，沖擊力大。處理時(shí)，需檢查兜孔與滾動(dòng)體的間隙，軸承使用時(shí)間較長(zhǎng)需及時(shí)更換；優(yōu)化滾動(dòng)體與保持架配合，確保保持架與滾動(dòng)體的強(qiáng)度；增加滾動(dòng)體凸度值，避免滾動(dòng)體與外圈承載區(qū)邊緣集中應(yīng)力；檢查密封圈唇口是否出現(xiàn)硬化破損，嚴(yán)密處理軸承腔體密封，避免軸承內(nèi)部侵入外界異物雜質(zhì)；保證軸承安裝正確，重視鉚釘質(zhì)量的改進(jìn)；嚴(yán) 格落實(shí)日常在線點(diǎn)檢作業(yè)，當(dāng)有隱患出現(xiàn)時(shí)迅速停車下線處理；使軋件帶給軸承的沖擊降低，均衡軋制力。 

3.5 燒軸承事故原因及處理

外螺紋套彼此間出現(xiàn)過緊的螺紋連接，或裝配中彼此間的間隙與要求的裝配尺寸不符合，調(diào)整軸向時(shí)消除該間隙后，會(huì)造成止推軸承軸向間隙消失，出現(xiàn)超出一定范圍的預(yù)緊力時(shí)，軸承外圈軸向移動(dòng)引起游隙、 間隙徹底消除，滾道中的止推軸承棍子可能出現(xiàn)輕微位移。該狀態(tài)下，軸向力較大且均衡性不足，軋輥會(huì)出現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，快速升溫，受熱后的軸承會(huì)引起機(jī)體膨脹變形的情況，擠壓滾子，同時(shí)消除其與軸承外圈間的潤(rùn)滑油，此時(shí)會(huì)有干摩擦的情況出現(xiàn)，進(jìn)一步升高溫度，止推軸承也因此出現(xiàn)燒損失效的事故。同時(shí)，軸向游隙沒有異常情況出現(xiàn)時(shí)，可能是潤(rùn)滑不足引起的事故，或中間管線分配器或油路故障引起，或設(shè)備本身油路不通暢引起。

在處理此類事故時(shí)，可拆除操作側(cè)相關(guān)零件并重新裝配，結(jié)合扭力矩扳手對(duì)外螺紋套彼此間連接的螺釘緊固，確保存在于止推軸承間的軸向游隙適當(dāng)?？刂崎g隙間預(yù)留適當(dāng)?shù)难b配尺寸，調(diào)整上輥系軸向時(shí)可保證有尺寸余量存在于兩個(gè)方向。上述問題處理后，用潤(rùn)滑脂均勻涂抹，并安裝軋機(jī)至生產(chǎn)線上，持續(xù)一段時(shí)間使用后如果依舊出現(xiàn)升溫迅速且燒損的情況，可斷開分配器至油點(diǎn)管路，對(duì)分配器出口供油正常與否進(jìn)行檢查^［5］。

設(shè)備本身油路檢查中，如果外螺紋套外側(cè)有潤(rùn)滑脂，止推軸承與內(nèi)側(cè)配合面欠缺潤(rùn)滑脂，此時(shí)需對(duì)各零部件仔細(xì)檢查，如果是外螺紋套潤(rùn)滑油孔處于內(nèi)側(cè)引起的，因此類構(gòu)件加工難度較高，廠商通常是從外部齒面鉆通至內(nèi)部，難免會(huì)出現(xiàn)潤(rùn)滑脂溢出的情況，進(jìn)入止推軸承內(nèi)的油量大幅縮減，引起工作中無潤(rùn)滑的情況從而導(dǎo)致軸承燒損。當(dāng)該問題發(fā)生并發(fā)現(xiàn)后，應(yīng)當(dāng)立即在 鉆通孔口點(diǎn)攻絲，并結(jié)合緊定螺釘封堵。 

3.6止推軸承失效原因及處理

①日常維護(hù)工作開展中，需要針對(duì)潤(rùn)滑油（脂）定期檢查，觀察每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)是否注入潤(rùn)滑油（脂）。同時(shí)，檢查潤(rùn)滑油（脂）有無變質(zhì)現(xiàn)象產(chǎn)生，若有則需及時(shí)進(jìn)行更換?；驈母臐?rùn)滑方式入手，同樣能為軸承提供良好的使用工況條件。

②裝配軋機(jī)時(shí)，參考裝配尺寸組裝軋機(jī)部件，突出合理性、規(guī)范性，確保各軸承徑向或軸向游隙適當(dāng)。

③定期拆卸軸承相關(guān)部件進(jìn)行鐵屑及雜質(zhì)的清理，避 免軸承內(nèi)進(jìn)入雜質(zhì)。

④定期進(jìn)行密封圈的更換，避免軸承內(nèi)進(jìn)入冷卻水導(dǎo)致潤(rùn)滑脂出現(xiàn)變質(zhì)乳化的情況。

⑤立足于設(shè)計(jì)角度，對(duì)軸承受力工況展開綜合考慮，調(diào)整軸承座結(jié)構(gòu)或?qū)φ麄€(gè)裝配形式，保證軸承受力不超出限定范圍，以此促進(jìn)軸承使用壽命的延長(zhǎng)。

軸承失效形式不僅包含上述幾種，同時(shí)也涉及裝配不當(dāng)引起軸承卡死、疲勞點(diǎn)蝕、內(nèi)圈漲破和外圈擠裂、潤(rùn)滑不良等。除疲勞點(diǎn)蝕外，通過裝配操作中的控制能夠消除其余失效形式。軸承裝配是一項(xiàng)精密度極高的作業(yè)工序，在保證安裝尺寸精度的同時(shí)也要精細(xì)化裝配，使軸承能夠保持更長(zhǎng)的使用時(shí)間，降低或規(guī)避軸承發(fā)生事故的可能性。

4、結(jié)語

綜上所述，軋鋼技術(shù)發(fā)展迅猛，國(guó)內(nèi)高速線棒材及優(yōu)棒線材機(jī)組無需過多投資，且具備見效快等諸多優(yōu)勢(shì)，呈現(xiàn)出日益增多的投產(chǎn)機(jī)組發(fā)展趨勢(shì)。短應(yīng)力線軋機(jī)面臨著更強(qiáng)剛性、更高速度等的自動(dòng)化與專業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)要求，亟需做好短應(yīng)力線軋機(jī)軸承結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。通過優(yōu)化控制短應(yīng)力線軋機(jī)軸承，提高軸承質(zhì)量，減少軸承事故發(fā)生概率，能確保短應(yīng)力線軋機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高其應(yīng)用價(jià)值。

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來源：《冶金與材料》

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