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）

1 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。

2 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：

2.1 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7 000 t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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。

2.5 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。

3 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[1]。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。

4 提高滚动轴承使用寿命的措施

4.1 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。

4.2 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。

4.3 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]。

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。