鋁箔軋機工作輥操作側(cè)軸承燒損原因分析

王鵬

（徐州市四方鋁業(yè)有限公司）

摘　要：針對1550鋁箔軋機頻繁出現(xiàn)工作輥操作側(cè)軸承燒損的現(xiàn)象，對造成工作輥軸承失效的原因進行分析，有針對性地制訂出對策及方案，有效地減少了軋機非正常停機時間，消除了設備火災隱患，保障設備有效運行。

關鍵詞：軋機；工作輥軸承；燒損

0　前言

我公司的φ 260㎜/φ 660㎜×1550㎜鋁箔粗中軋機為萬能鋁箔軋機，由洛陽有色金屬加工設計院設計，其主要技術參數(shù)見表1。2005年投產(chǎn)時，工作輥傳動側(cè)軸承采用兩列短圓柱滾柱軸承（型號：130RV2001JIS5/130×200×125NSK）和單列四點接觸球軸承（型號：6024/120×180×28 NSK）配置，操作側(cè)軸承采用兩列短圓柱滾柱軸承（型號：130RV2001 JIS5/ 130×200×125 NSK）和單列角接觸球軸承（型號：QJ1024 M P5/120×180×28 NSK）配置。在設備調(diào)試和軋制工藝固化過程中，發(fā)現(xiàn)操作側(cè)軸承易燒損，將角接觸球軸承調(diào)整為四點接觸球軸承，工作輥軸承的使用壽命趨于合理范圍。

進入2015年，由于市場原因，設備開工嚴重不足，卻頻繁發(fā)生工作輥操作側(cè)軸承異常燒熔及過早疲勞破壞現(xiàn)象，出現(xiàn)滾動體被燒熔、軸承內(nèi)圈與輥徑粘連無法拆卸等事故，上工作輥尤其嚴重， 有時一套軸承的實際運行時間不足20h即報廢，嚴重影響了車間生產(chǎn)。僅6~10月份，就出現(xiàn)20次，其中導致火警2次，嚴重影響生產(chǎn)安全。據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計，損耗的20套四點接觸球軸承，生產(chǎn)廠家有SKF、NSK、HRB、ZWZ等。本文僅對工作輥  操作側(cè)四點接觸球軸承失效原因進行研究。

1　原因分析

從1550鋁箔軋機工作輥操作側(cè)軸承裝配圖可以看出，由兩列短圓柱滾柱軸承承受徑向載荷， 軸向載荷由單列四點接觸球軸承承受，因該軸承的外環(huán)與座孔之間留有足夠的間隙，使得該軸承不承受徑向載荷，全部軸承均采用油霧潤滑。

1.1 軸向力的影響

通常四輥軋機兩支承輥軸線所在的平面與兩工作輥軸線所在的平面不重合（可逆軋機除外），工作輥偏移出口方向一定的距離，1550鋁箔軋機為3㎜，這種位置關系是通過牌坊窗口來保證的。操作側(cè)軸承座工作時受到軋輥、彎輥柱塞、軸向擋板和機架的約束，理想狀態(tài)下，工作輥上產(chǎn)生的軸向力是很小的，約為軋制力的0.5%～1%。通常認為：軋件的厚度（橫截面）不同、工作輥和支承輥磨損不均勻、工作輥和支承輥的配對公差和圓跳動超差導致軋輥之間的旋轉(zhuǎn)軸線不平行、工作輥和支承輥軸承座與牌坊在熱平衡狀態(tài)下間隙過大等是軋制時產(chǎn)生軸向力的主要因素。當軋輥交叉角達到0.05°時，所引起的Z大軸向力可達軋制力的5%[1]，會嚴重超過軸承Z大負載能力，造成軸承燒損。

1.2 軸承潤滑不足

一般鋁箔軋機為高速高溫軋制，生產(chǎn)時產(chǎn)生熱量較大，油霧潤滑可以均勻地潤滑到各個摩擦副，加之壓縮空氣比熱小，流速高，易帶走摩擦熱，油耗低且還有一定的密封作用，通常鋁箔軋機采用油霧潤滑。油霧潤滑不良，就會導致軸承高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生巨大熱量，軸承滾珠受熱膨脹，造成軸承間隙減少，從而擠壓軸承內(nèi)外環(huán)，導致滾珠磨損加劇，軸承潤滑量不足，無法及時帶走軸承高速旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的熱量，Z終引起軸承抱死，甚至引起軋機火災。

1.3 工作輥軸承箱裝配不當

鋁箔產(chǎn)品對板形及表面質(zhì)量要求非常高，軋機需要經(jīng)常更換工作輥，對軸承箱進行多次拆卸。拆裝軸承箱時，要充分注意軋輥軸承游隙。軸承游隙的控制相當重要，因為軋輥在高速運轉(zhuǎn)時，游隙的大小對軸承的疲勞壽命、溫升、噪聲、振動等都有很大的影響。從溫升方面考慮， 當游隙過大時，會造成摩擦力不均勻，從而導致軸承局部疲勞損傷，降低軸承的使用壽命；當游隙過小時，軋機高速旋轉(zhuǎn)時，軸承滾珠滑動摩擦嚴重，磨損加劇，軸承溫度迅速升高，造成軸承燒結(jié)，軋機裝入新工作輥開機后很短的時間內(nèi)就會發(fā)生軸承抱死。

1.4 軸承本身質(zhì)量的原因

軸承本身質(zhì)量有問題也是引起軋輥軸承抱死的原因之一，有時在拆下工作輥抱死軸承后，會發(fā)現(xiàn)圓錐滾子軸承的保持架完全碎裂，這種情況可以斷定是軸承本身質(zhì)量問題而造成的。通過多次實踐發(fā)現(xiàn)，如果軸承的保持架有細微裂紋，繼續(xù)使用則使軸承高速旋轉(zhuǎn)并承受負荷的狀態(tài)下， 保持架斷裂并使?jié)L子無法正常轉(zhuǎn)動，引起軸承燒傷，Z后導致軸承抱死。

1.5 鋁箔軋制工藝的影響

鋁箔軋制過程中對工作輥彎輥和傾斜的使用比較頻繁，特別是鋁箔粗軋機，在開坯道次坯料板形較差時，傾斜力使用過大，或者坯料太窄，彎輥對邊部波浪效能不足，以及突發(fā)斷帶情況， 會導致軸承承受的軸向負荷過大，易損壞并導致軸承抱死。隨著坯料質(zhì)量和軋制工藝的不斷提高和改進，該原因造成的工作輥軸承燒損已經(jīng)很少發(fā)生。

2　對策分析及方案

2.1 降低軸向力

（1）由于換輥的需要，軸承座與牌坊窗口間存在1~2㎜的間隙，在開式約束的軋制狀態(tài)下， 軸承座的振動處于不穩(wěn)定狀態(tài)，使工作輥和支承輥軸線發(fā)生動態(tài)交叉，產(chǎn)生異常的軸向力和波動軸向力分量，使軸承載荷增加，影響軸承使用壽命。如果采用可控閉式控制，既解決換輥所需的間隙同軋制時要求消除間隙的矛盾，還可消除振動對軸承座產(chǎn)生的動態(tài)附加載荷，提高軸承使用壽命[2]。

（2）在軸承座內(nèi)與四點接觸球軸承接觸的定距環(huán)端面開出3～6個油槽，使?jié)櫥湍軌蜻M入軸承內(nèi)圈與軋輥輥徑發(fā)生相對轉(zhuǎn)動的部位，可以減輕軸承內(nèi)圈與軋輥相對轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的熱，延長軸承使用壽命。

（3）嚴格按照箔材軋機軋輥磨削技術要求進行磨削、配對，消除因配對公差和圓跳動超差導致軋輥之間的旋轉(zhuǎn)軸線不平行引起的軸向力，見表2。

（4）1550鋁箔軋機采用同比齒輪傳動，需要定期檢查齒輪箱齒輪嚙合間隙，防止齒輪磨損導致高速情況下的軸向力增加。

（5）軋機配備PLC軋輥偏心補償系統(tǒng)，通過對輥縫給定值進行修正，增強軋機軋制時輥系的穩(wěn)定性，在一定情況下，可以減輕工作輥軸承的軸向受力。

2.2 防止油霧潤滑不良

在生產(chǎn)中，應對油霧潤滑系統(tǒng)進行重點管理，發(fā)現(xiàn)問題及時停車處理。1550軋機油霧潤滑系統(tǒng)主站型號為DTA-2P/400-A1，潤滑油消耗量為263.34mL/h，壓縮空氣供氣壓力為4~6bar，壓縮 空氣耗量為120Nm³/h，油霧潤滑量通過PLC總成控制，多級分配，可以滿足軋機各軸承潤滑點的要求。

（1）加強工作輥、支承輥、導輥油霧潤滑系統(tǒng)的點檢與檢查，保證油霧發(fā)生器油位、油壓、風壓、溫度符合要求，油霧發(fā)生器與軸承箱的連接管路應暢通，以提供足夠的潤滑條件。 

（2）定期檢查、試驗噴油量，既保證主線溫度冷卻需要，也要保證支線流量合適，回油暢通。定期清洗油霧發(fā)生器，對油霧發(fā)生器內(nèi)部的油霧頭、吸油濾網(wǎng)每月清洗一次，油霧儲油箱內(nèi)的濾網(wǎng)及發(fā)生器每三個月清洗一次，監(jiān)測油霧回收風機的工作情況，以及選擇合適的潤滑油等手段可以有效地防止軸承抱死。

2.3 強化軋輥軸承座安裝檢查

每次換輥都應進行檢查，對有故障的部位及時修理與更換。

（1）落實軋輥軸承座的裝配、檢查制度與作業(yè)工藝標準，定期清洗、檢查、更換。在軸承裝配作業(yè)時盡可能保持作業(yè)環(huán)境的清潔，防止砂粒、鐵粉及灰塵等進入軸承箱。

（2）工作輥軸承座安裝前，對軋輥輥脖進行充分的清洗，并確認軋輥輥脖無磕、碰傷以及輥脖上油槽的菱角修磨光滑，端蓋、油封完好無損，在軋輥軸承及軋輥輥脖上均勻地涂上油霧油。

（3）控制好軋輥軸承游隙。軸承箱的安裝松緊應適度，在軸承箱備母充分緊固后，應將備母回位以便推力環(huán)與內(nèi)圈側(cè)面之間確保有0.5～1.0㎜的游隙；軸承箱內(nèi)的各連接螺栓要有防止退措施， 避免輥脖與軸承內(nèi)套產(chǎn)生相對運動。

（4）經(jīng)常對軸承座測溫熱電偶進行數(shù)據(jù)記錄、分析校驗，發(fā)現(xiàn)異常，及時處理。

軸承座的日常維護工作：軸承在運轉(zhuǎn)一段時間后，無論是否有異常發(fā)生，軸承都應該從軸承座中取出進行分解檢查。根據(jù)軋機的運轉(zhuǎn)狀況，一般每3個月進行一次（異常情況下，每次換輥都要進行一次）。維護時，先除去軸承箱蓋上污垢等異物，然后按正確的順序拆卸軸承并進行清洗。清洗時，用煤油清洗兩遍，檢查軸承內(nèi)外圈的磨損情況，用壓縮空氣檢測油霧潤滑管路是否通暢。清洗后，在軸承依次裝入軸承座時，將軸承外圈與軸承箱內(nèi)壁的位置與拆卸前調(diào)轉(zhuǎn)90°，以保證軸承圓周各處受力均勻，延長軸承的使用壽命。

3　結(jié)束語

經(jīng)過不斷的摸索和實踐，嚴格工作輥軸承座的安裝檢查、做好軸承座的日常維護工作、保證油霧潤滑系統(tǒng)的正常工作，加強生產(chǎn)時軸承座的溫度監(jiān)控是防止軋機工作輥軸承燒損的重點工作。增加工作輥軸承的使用壽命，提高軋機效率，降低生產(chǎn)成本，仍需進一步的研究和探索。

來源 ：《鋁加工》