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1、1轧机用四列圆柱滚子轴承的正确使用与管理中铝沈阳有色金属加工有限公司 许杰华安徽精诚铜业股份有限公司 翟志和摘 要：通过对轧机用四列圆柱滚子轴承不合理使用问题的剖析，从影响轧机用四列圆柱滚子轴承有效使用寿命因素进行论述，说明从实际使用及管理中如何提高轧机用四列圆柱滚子轴承的有效使用寿命。关键词：轴承，轧机，轧机用四列圆柱滚子轴承，寿命。1 引言轧机是铜板带材生产的关键设备，轧机用四列圆柱滚子轴承是轧机的重要部件，是实现高速、高精度轧制过程的重要保证元件，从上世纪 80 年代以来，轧机用四列圆柱滚子轴承已经在有色冶金企业广泛使用，在实际使用中对于正确使用和管理还有许多问题。主要是：如何提高轧机用
2、四列圆柱滚子轴承的有效寿命，如何减小其对轧材精度影响这两个方面。这一点对新建的铜板带加工企业、小型铜板带加工企业和铜板带急剧扩张但各项管理措施及技术力量跟不上的企业，表现尤为突出。由于这些企业技术力量比较薄弱，对轧机用四列圆柱滚子轴承的认识比较肤浅，在轧机用四列圆柱滚子轴承的安装、使用及管理方面存在很多问题；造成轴承寿命短，轧制产品经常受到轴承问题影响，使设备可靠开机率、设备维修成本、维修人员劳动强度均受到很大影响。因此，如何加强对轧机用四列圆柱滚子轴承的正确认识，加强轧机用四列圆柱滚子轴承合理使用和管理显得越来越迫切。根据在铜加工企业实际工作经验的总结，目前轧机用四列圆柱滚子轴承使用和管理过
3、程中主要存在以下一些问题。 将轧机用四列圆柱滚子轴承与普通轴承同等对待，没有特殊的管理措施。 随意磨削轴承内圈外圆，破坏轴承游隙。 轴承装配野蛮粗暴、歪拉斜拽、野蛮撬砸。 润滑不规范，特别是对于干油润滑形式，过润滑严重。 与轧辊、轴承座随意配对使用，游隙精度下降。 轴承保养不到位，使用方法不得当。 新安装轴承没有正确的配对规划及游隙规定。 轴承入厂检验、验收不科学。 设备超载严重，轴承寿命降。2 正确认识轧机用四列圆柱滚子轴承轧机用四列圆柱滚子轴承类型主要有 FC 型（一个内圈四列圆柱滚子轴承） ，FCD 型（双内圈2四列圆柱滚子轴承） ，FCDP 型（外圈带平挡圈的双内圈四列圆柱滚子轴承）
4、。轧辊轴承的工作特点是工作环境恶劣，工作负荷大，单位压力高，并且发热量大，寿命短。与普通轴承相比，具有许多不同的特点。从应用角度讲，轧辊轴承要有良好的润滑和冷却条件，径向尺寸尽可能地小，支撑辊和工作辊的应用情况相差很大，所用的轴承类型及润滑等都不同。轧辊轴承要特别考虑的主要应用条件有： 转速：这里不但要考虑最高转速，有时转速慢也是个问题，转速慢不容易形成润滑油膜； 受力大：并且多列滚动体受力不均，有时甚至某些列不受力； 内外圈偏心：这主要体现在轴承游隙上，它直接影响轧制板带材的精度； 轴向力：对于轧机用四列圆柱滚子轴承，由于其不能承受轴向力，应另外考虑； 高温：这是一个可能导致润滑不良的因素。
5、从轴承制造角度讲，材料要具有承载能力大，摩擦系数小，耐冲击，能吸收进入轴承的硬质颗粒等性质；对于尺寸比较大的轧辊轴承，一旦尺寸超过一定范围，材料、工艺、制造等就会不同；比如对于某些等级的全淬透的钢材，如果尺寸过大时，想要淬透就不那么容易。对于某些特殊轴承，要求有更高表面粗糙度，滚子需要特殊形状，特殊材料配方等等。目前国内制造厂家大轴承的制造还是存在很多问题，重要设备的轧辊轴承还需要进口。从辊系结构设计角度讲，轴承的配置是否合理，是轧机能否满足轧材要求及轧机轴承正常使用的前提。目前铜板带加工轧机日益向高速度、高负荷、高精度、高可靠性方向发展，使用四列圆柱滚子轴承配装止推轴承的越来越多，此配置主要
6、有以下优点： 在剖面尺寸相同情况下，它的径向承载能力最大，即对一定的辊体直径来说，它能容纳最大的辊颈直径； 径向负荷与轴向负荷分别由两种轴承承担，各自发挥其特性，可适应更高的轧制速度； 由止推轴承单独控制轴向窜动，可得到比双列球面滚子轴承和四列圆锥滚子轴承更小的轴向间隙，有利于板带材精度的提高； 轴承精度易于提高和保证，使其可靠性更高，能够轧制更高精度的产品； 轴承内、外圈可分离，使轧辊安装、拆卸更方便； 轴承内圈与辊颈紧配合，避免了跑内圈烧轴承现象； 维修、检查容易； 轴承使用综合成本低。由上所述，由于轧机的工作特性所决定，具有同一内径尺寸的普通圆柱滚子轴承与轧机专用轴承相比，轧机专用轴承具
7、有外径尺寸小、宽度宽，承载能力大，极限转速低的特点。按照JB/T5389.1-2005 规定，轧机轴承零件采用符合 GB/T3203-1982 规定的渗碳钢 G20Cr2Ni4 和G20Cr2Ni4A 制造时，其渗碳层深度及热处理质量应符合 JB/T8881-2001 规定；轧机轴承零件采用符合 GB/T18254-2002 规定的高碳铬钢 GCr15 和 GCr15SiMn 制造时，其热处理质量应符合JB/T1255-2001 规定。3另外，根据轧机的工作特点和环境因素，轧机轴承一般不规定使用寿命。再有就是，对于高精度板带材轧机，为了保证辊系精度的可靠性，一般在选用轧机用四列圆柱滚子轴承时，
8、对于轴承内圈外圆尺寸应留有一定的余量，在轴承内圈装配到轧辊上以后，与轧辊一起配磨到要求的尺寸，以保障正确的径向游隙，可以得到比较高的轴承内径外圆与辊面的同轴度，以便于保证加工的板带材的精度。3 正确使用轧机用四列圆柱滚子轴承由于在轧机用四列圆柱滚子轴承使用和管理过程中存在前述的九个方面问题，因此造成轴承寿命短，对生产规模发挥影响大，对轧材产品精度不能提供可靠保障。通常滚动轴承的寿命是指轴承的疲劳寿命，即到轴承滚动表面出现疲劳剥落为止的累计工作小时数或运转的总转数。虽然轧机轴承一般不规定使用寿命，但从降低生产成本角度考虑，还是要追求轧机用四列圆柱滚子轴承具有尽可能长的有效使用时间。从轧机用四列圆
9、柱滚子轴承实际使用情况来看，除正常的疲劳剥落外，还有多种损坏形式；常有磨损、烧伤、润滑脂失效。损坏的表现是轴承运转不灵活，摩擦力矩和温度急剧增高，振动和噪声恶化，甚至出现轴承卡死而不能旋转。3.1 轧机用四列圆柱滚子轴承的损坏形式及原因我们要掌握影响轴承使用寿命的因素，首先对轴承损坏形式进行分析，找到引起损坏的原因。根据板带材轧机用四列圆柱滚子轴承实际使用情况来看，轧机用四列圆柱滚子轴承使用中存在的损坏形式主要有如下几种：（1）接触疲劳剥落：就铜板带生产而言，轧机基本上都是可逆式，轧制过程中，工作辊、支承辊是正反转轧制，载荷反复交变作用，冲击负荷大。轴承是在重负荷、高冲击力下运转，疲劳寿命将受
10、很大影响，使用中轴承的疲劳剥落一般容易出现在滚子的表面上。（2）磨损：滚动轴承并非纯滚动，滚子与内外圈滚道之间、保持架与滚子之间都存在滑动，滑动引起磨损，磨损后滚动表面的表层质量恶化，轴承旋转精度降低，游隙增加，甚至超出允许值，振动、噪声增大。要减小滑动磨损，则要提供良好的润滑，使金属滑动表面之间形成油膜，避免金属之间的直接接触。为此，应尽量改善润滑，使较大磨损的出现滞后于疲劳寿命。轴承在使用到一定程度后，磨损是必然要出现的，轴承轻微磨损后仍然可继续使用，一旦出现轧制板带材精度降低、尺寸偏差大时，就必须更换轴承。轴承的接触疲劳剥落和磨损是不可避免的，轴承不可能永久使用下去，使用中应尽力避免高冲
11、击负荷（这一点在热轧机上应更加注意）。所以，改善润滑，可以减小磨损，是提高轴承使用寿命的重要因素。（3）烧伤破坏：轴承运转时，其中的滑动摩擦零件之间，若温度急剧升高，表明润滑脂失效，其表层组织发生变化，严重时，发生粘接、卡死现象，即为轴承烧伤。烧伤是摩擦热急剧增加所引起的一种瞬时现象。为避免烧伤现象的出现，主要手段是改进轴承的设计，轴承保持架采用具有自润滑性能的金属，减小滑动摩擦，改善润滑冷却条件，保证润滑剂的供给。4（4）润滑脂失效：对于干油润滑辊系来讲，在轴承运转过程中润滑脂的性能是逐渐变化的，主要是由于润滑脂经受反复剪切，脂的结构发生变化。受基油逐渐氧化，尘埃、水份等杂质的侵入，基油的蒸
12、发或脂的泄漏等影响，润滑脂失去正常的润滑性能，摩擦温度急剧增加，滚动表面产生烧伤。润滑脂失效损坏的表现形式也是烧伤，但它是由于脂的逐渐恶化引起的。影响润滑脂寿命的主要因素有工作温度、轴承负荷、润滑脂的成份及安装条件、振动、尘埃、水份的含量等等。根据以上几种轴承损坏的形式，总结出影响轴承使用寿命的几个因素。（1） 动载荷：动载荷是影响轴承寿命的主要因素，支承辊轴承在设计选型时就是根据轧制过程中的轧制力所确定。在轧制过程中轧制力不平衡、振动、冲击引起的负荷为正常负荷的几倍；特别是当出现卡料、叠轧、偷减工艺、轧辊中进入异物等都会引起十倍至几十倍的冲击力，这种冲击力有时大大超出轧机用四列圆柱滚子轴承的
13、最大负荷值，它是引起轧机用四列圆柱滚子轴承不合理损坏的罪魁祸首，因此轧制中要规范操作，杜绝上述现象，避免轧机用四列圆柱滚子轴承的突然过载损坏，以及提早疲劳损坏。（2）轴承材料：轴承材料的化学成份、冶炼方法、热处理方法，对轴承寿命的影响至关重要。轧机用四列圆柱滚子轴承由于其工况条件的影响，对轴承制造具有特殊的要求，要不断与轴承生产厂家进行探讨，对轴承的材质、硬度、热处理方法等不断进行改进，寻找出适合工况要求的轧辊轴承材料。（3）安装、密封：轴承的安装对寿命的影响很大，轴承安装要求同心度良好，密封装置足以防止灰尘、微粒和水份的侵入，工作径向游隙要调整适当，游隙太小，轴承摩擦温度升高，辊道表面烧伤；
14、游隙太大，轴承振动、惯性、冲击严重，噪声大，寿命降低。（4）固定成套配对关系：由于轧机用四列圆柱滚子轴承是内圈可分离式，在实际使用中一是选择合适的轴承配套关系，或者是按照配套关系修磨内圈外圆，以便保证轴承游隙。不但要同一套轴承始终保持配套，就是与轧辊间，以及在轧辊上的装配位置均应是固定的，绝不可随意配对使用。另外就是不能随意修磨内圈外圆，破坏轴承游隙，这将严重影响滚动体的受力情况，加速轴承损坏，同时影响带材质量。（5）润滑：对于采用润滑脂润滑的轧机用四列圆柱滚子轴承，润滑脂选择要合适，润滑脂的量要恰当，润滑不良将会造成轴承的早期损坏，合理的润滑脂填充量可以减小摩擦发热、避免温升过高、减小磨损、
15、防止锈蚀、增强密封性。但是如果过润滑也会带来不利影响，首先是散热性变差，特别是对于高速轧机，润滑脂填充太多有可能是造成轴承烧损的主要原因，再有就是造成浪费，如果在更换轧辊时不能彻底清除用过的润滑脂，往往将已经存在于润滑脂中的杂质继续保留在轴承内，对轴承造成损害。对于采用油雾润滑、油气润滑的轧机用四列圆柱滚子轴承，保证润滑剂的质量和含量至关重要，一旦达不到润滑要求，将对轴承造成重大损害。3.2 如何正确使用轧机用四列圆柱滚子轴承轧机用四列圆柱滚子轴承的正确使用，对提高带材产量，降低成本具有重大意义，尽力做好轴承的安装、维护，使轴承的使用寿命能被我们掌握，以便做好定期更换，避免轴承的早期损坏，避免
16、突发事故的发生。由于轧机工作特性所决定，轴承在运转中的疲劳剥落和磨损是不可避免的。5正确使用轧机用四列圆柱滚子轴承的目的，就是尽可能延长它的有效使用寿命，降低更换轴承费用所占生产成本的比例。3.2.1 正确认识轧机用四列圆柱滚子轴承，避免片面认识如前所述，轧机用四列圆柱滚子轴承与普通轴承相比具有很多特点，不能简单地按照普通轴承的认识来对待轧机用四列圆柱滚子轴承，轧机的特点是：（1） 重载荷，较一般轴承承载高 25 倍；（2） 工作速度变化范围大；（3） 轴承的工作环境较恶劣，轧制润滑液及碎屑等杂物容易进入轴承内部；（4） 轧辊更换较频繁；（5） 由于铜板带材的公差、板型精度要求都较高，因此轧机具有高刚度、高精度。轧机用四列圆柱滚子轴承具有：摩擦系数小，径向尺寸小，制造精度高，且内圈为可拆卸式，拆装方便，应用日益广泛。采用此类轴承可加大轧辊辊颈尺寸，承载能力和极限转速比其他轴承高；但不承受轴向力，需增加承载轴向力的辅助轴承。适用于四辊轧机的工作及支承辊上。3.2.2 科学确定轴承游隙，严格配对关系
