林 琳

（唐山冀東水泥股份有限公司，河北 唐山 063031）

0 前 言

立磨為水泥生產(chǎn)企業(yè)的重要主機(jī)設(shè)備，立磨的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行關(guān)系到各企業(yè)年度經(jīng)營(yíng)指標(biāo)、企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的完成。立磨磨輥軸承是在低速、重載、高溫、沖擊的復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行的，磨輥外部還有高粉塵等更加惡劣的工況，如何在這種工況正確使用好磨輥軸承、延長(zhǎng)其使用壽命一直是用戶(hù)、設(shè)備廠家所關(guān)注的問(wèn)題。雖然磨輥軸承損壞形式略有差別，但具有共性與普遍性。本文結(jié)合唐山冀東水泥股份有限公司早期（2010年以來(lái)）的軸承損壞進(jìn)行歸納分析和探討，希望對(duì)生產(chǎn)企業(yè)有所幫助。

圖1為磨輥結(jié)構(gòu)示意圖、圖2為軸承結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 磨輥結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 軸承結(jié)構(gòu)示意圖

1 立磨軸承失效案例

案例一：某公司水泥立磨磨輥軸承損壞統(tǒng)計(jì)（2015年7月～2016年8月）：雙列圓錐滾子軸承370696×2-1/HCC9 、圓柱滾子軸承NU12/500×3/HCP6。共計(jì)損壞11盤(pán)軸承；立磨磨輥軸承損壞的主要形式如下：

保持架穿銷(xiāo)焊口開(kāi)裂；

保持架斷裂。

立磨磨輥軸承（雙列圓錐滾子軸承）失效的因素：

穿銷(xiāo)焊接不良；

穿銷(xiāo)結(jié)構(gòu)不合適；

穿銷(xiāo)與孔的間隙不合適。

圓錐軸承游隙可能不合理。

在設(shè)計(jì)、裝配時(shí)對(duì)軸承游隙的控制重視不夠，普遍偏大。進(jìn)口軸承為-0.1mm～-0.15mm，國(guó)產(chǎn)軸承為0.5mm～0.15mm，導(dǎo)致承載滾動(dòng)體數(shù)量較少，非接觸滾動(dòng)體沖擊保持架，保持架受力較大。

案例二：某公司2號(hào)礦渣立磨2號(hào)主磨輥磨輥軸承損壞（PLC 612-45T3 CZECH JL 5901832、PLC 412-64，ZKL公司產(chǎn)品）。解體檢查：主要是保持架?chē)?yán)重?fù)p壞，造成滾動(dòng)體掉落，內(nèi)套高溫拉傷。

損壞的主要因素：

保持架斷裂扭斷穿銷(xiāo)焊接不良或面積不夠（保持架結(jié)構(gòu)形式在沖擊振動(dòng)的工況下強(qiáng)度不夠，易脫焊及剪切斷裂）；

雙錐軸承內(nèi)孔與軸轉(zhuǎn)動(dòng)（軸承內(nèi)套開(kāi)裂、膠合），軸承外套與輪轂內(nèi)孔轉(zhuǎn)動(dòng)。掉皮、拉傷及變色痕跡可判定：滾動(dòng)體失去控制不能正常旋轉(zhuǎn)，滾動(dòng)體在內(nèi)外套圈中滑動(dòng)而嚴(yán)重發(fā)熱造成軸承燒傷；

雙列錐軸承游隙調(diào)整偏大，并且滾子大端與保持架大端內(nèi)側(cè)磨蹭。

圖3為保持架變形，磨損，注銷(xiāo)斷及開(kāi)焊，滾動(dòng)體傾斜等現(xiàn)場(chǎng)圖。

案例三：某公司礦渣立磨JLMK-56.3.3X自2015年投產(chǎn)使用以來(lái)就發(fā)現(xiàn)磨輥回油中存在細(xì)小鐵屑，2016年9月份開(kāi)始回油中鐵屑明顯增多，后期發(fā)現(xiàn)10mm×70mm的薄片，2號(hào)輥過(guò)濾器壓差由于鐵屑多頻繁報(bào)警。一直在對(duì)磨輥軸承做以下特護(hù)：①每2h對(duì)磨輥油站3個(gè)磁力棒進(jìn)行清理，減少油箱中的鐵屑，減少過(guò)濾器壓差報(bào)警，同時(shí)關(guān)注鐵屑大小變化；②重點(diǎn)關(guān)注磨輥回油溫度變化及回油油鏡回油情況；③供油泵壓力保持在0.2MPa以上保證潤(rùn)滑油的供給。10月31日進(jìn)行計(jì)劃?rùn)z修，磨輥拆除后測(cè)量軸承游隙為0.43mm，而新總成游隙為0.05mm。磨輥總成解體后，發(fā)現(xiàn)圓柱滾子軸承有一顆滾子炸裂（見(jiàn)圖4），圓錐滾子軸承保持架變形嚴(yán)重，滾子側(cè)端面與保持架有摩擦痕跡，同時(shí)也有一顆滾子炸裂。表1為失效形式統(tǒng)計(jì)。

圖3 某公司2號(hào)礦渣立磨2號(hào)主磨輥磨輥軸承損壞圖

圖4 圓柱滾子軸承一顆滾子炸裂圖

表1 失效形式統(tǒng)計(jì)

2 軸承失效形式分析

2.1 通常軸承失效一般表現(xiàn)

（1）接觸疲勞失效。

軸承工作表面受到交變應(yīng)力的作用而導(dǎo)致失效，一般產(chǎn)生疲勞裂紋，先從接觸表面以下最大交變切應(yīng)力處產(chǎn)生，然后擴(kuò)展到表面形成不同的剝落形狀。

形成過(guò)程及后果是：點(diǎn)蝕→麻點(diǎn)剝落→淺層剝落→深層剝落。

（2）磨損失效。

表面之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致其工作表面金屬不斷磨損而產(chǎn)生的失效，按磨損形式通?？煞譃槟チＤp和粘著磨損。磨損失效發(fā)生時(shí)，首先在軸承的表面有持續(xù)的磨損，導(dǎo)致軸承零件逐漸損壞，進(jìn)一步造成軸承尺寸精度喪失及其它相關(guān)問(wèn)題。

形成過(guò)程及后果是：磨損→形狀變化→配合間隙增大及工作表面變化→潤(rùn)滑劑污染→潤(rùn)滑功能喪失→軸承喪失旋轉(zhuǎn)精度。

（3）斷裂失效。

主要由過(guò)載和缺陷兩大因素影響。當(dāng)載荷超過(guò)強(qiáng)度極限時(shí)會(huì)發(fā)生過(guò)載斷裂。軸承零件的微裂紋、縮孔、氣泡、大塊外來(lái)雜物、過(guò)熱組織及局部燒傷等缺陷在沖擊過(guò)載或劇烈振動(dòng)時(shí)也會(huì)在缺陷處引起斷裂。

（4）軸承游隙變化失效。

由內(nèi)、外在因素共同作用導(dǎo)致配合間隙改變，進(jìn)而造成軸承精度降低，以致造成“咬死”現(xiàn)象。外因主要指過(guò)盈量過(guò)大、安裝不到位、溫升引起膨脹量、 瞬時(shí)過(guò)載等；內(nèi)在因素主要有殘余奧氏體和殘余應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài)等。

案例中的幾家企業(yè)軸承損壞屬于異常損壞：

從三家企業(yè)軸承的損壞看，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間遠(yuǎn)未達(dá)到軸承約定壽命，失效形式帶有共性：圓錐滾子軸承損壞較多，且主要損壞形式：①保持架焊口脫焊；②保持架斷裂或柱銷(xiāo)斷裂；③滾子斷面磨損，包括大端面磨損和小端面磨損，大端面磨損較多，且較為嚴(yán)重。

2.2 圓錐滾子軸承損失分析探討

（1）軸承質(zhì)量問(wèn)題。

立磨磨輥軸承為專(zhuān)用大型軸承，在20世紀(jì)90年代立磨剛剛引進(jìn)中國(guó)，磨輥軸承基本選擇進(jìn)口軸承，SKFFAG等品牌，在材質(zhì)、熱處理、加工精度均有可靠保證，即便如此磨輥軸承損壞案例時(shí)有發(fā)生。隨著國(guó)產(chǎn)立磨的研發(fā)，技術(shù)日趨成熟。國(guó)內(nèi)軸承廠家同期研發(fā)跟進(jìn)，逐步進(jìn)行立磨磨輥軸承國(guó)產(chǎn)化替代，打破進(jìn)口壟斷，降低了制造成本，但也付出了一定代價(jià)。主要表現(xiàn)在：軸承廠家研發(fā)水平、制作水平參差不齊，由于軸承廠家對(duì)立磨工況的不了解、不熟悉，設(shè)計(jì)人員按照常規(guī)設(shè)計(jì)，在材質(zhì)、鍛造、熱處理、加工精度、裝配精度定位、焊接加工等諸多環(huán)節(jié)不能保證軸承質(zhì)量的穩(wěn)定可靠，甚至有些進(jìn)口品牌存在同樣問(wèn)題。國(guó)內(nèi)知名軸承企業(yè)在使用中都有失敗的案例。

另外受?chē)?guó)內(nèi)采購(gòu)招投標(biāo)流程影響，招標(biāo)結(jié)果過(guò)于注重價(jià)格，軸承生產(chǎn)企業(yè)為降低采購(gòu)成本，競(jìng)相壓價(jià)。軸承采購(gòu)招標(biāo)文件又沒(méi)有明確詳細(xì)的技術(shù)要求，備件驗(yàn)收要求專(zhuān)業(yè)性又非常高，個(gè)別廠家為中標(biāo)，不排除采用降低制作標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行投標(biāo)，甚至有以P0級(jí)低軸承精度替代P6級(jí)精度，降低成本的情況，價(jià)格相差30%以上，直接影響了軸承使用壽命。

在保證裝配、應(yīng)用的情況下，同規(guī)格型號(hào)的軸承外形一致，細(xì)節(jié)差異較大，滾動(dòng)體數(shù)量、母線形式，保持架形式、材質(zhì)，加工、裝配精度等，各公司標(biāo)準(zhǔn)不一致。例如：承載滾動(dòng)體個(gè)數(shù)不同、滾動(dòng)體尺寸誤差不同影響軸承壽命；滾動(dòng)體鍛拔次數(shù)多少，影響金屬組織細(xì)密度、缺陷等。個(gè)別滾動(dòng)體碎裂多與此有關(guān)；組對(duì)保持架的上下墊片的加工精度、形位公差、組對(duì)方式、焊接質(zhì)量影響滾動(dòng)體運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡，同樣會(huì)導(dǎo)致保持架損害。

（2）軸承裝配問(wèn)題。

在與國(guó)、內(nèi)外軸承廠家進(jìn)行考察交流過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于軸承游隙控制差別較大。SKF/FAG進(jìn)口軸承廠家軸承質(zhì)量較好，精度高，理論要求軸承負(fù)游隙控制（一般為-0.1mm～-0.15mm），立磨系統(tǒng)升溫，潤(rùn)滑系統(tǒng)升溫后軸承在小游隙運(yùn)行，軸承壽命延長(zhǎng)；國(guó)產(chǎn)軸承受加工精度、裝配精度所限，一般控制在0.1mm～0.2mm，甚至更大，實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)游隙遠(yuǎn)大于此數(shù)據(jù)。雖然能夠滿(mǎn)足初期運(yùn)行，隨著磨損加劇，游隙持續(xù)增大，振動(dòng)沖擊增大，隱患增大。游隙增大直接導(dǎo)致承載滾動(dòng)體數(shù)量的減少，單個(gè)滾動(dòng)體承載增大，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)非承載滾動(dòng)體對(duì)保持架、穿銷(xiāo)的沖擊加大，可導(dǎo)致保持架的焊肉開(kāi)裂、保持架斷裂失效，因此裝配時(shí)對(duì)軸承游隙的控制尤為重要。

公司出現(xiàn)過(guò)施工單位不熟悉磨輥軸承裝配要求對(duì)游隙無(wú)控制的情況，初裝游隙＞0.8mm，軸承壽命較短。

（3）使用問(wèn)題。

立磨的穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到軸承壽命的長(zhǎng)短。影響穩(wěn)定運(yùn)行的因素較多，主要有研磨壓力、料層厚度、入磨物料粒徑、物料的顆粒級(jí)配、擋料圈高度、磨內(nèi)的風(fēng)速、風(fēng)溫、噴水量、金屬異物的進(jìn)入等。立磨的操作說(shuō)明書(shū)有詳細(xì)介紹，不做贅述；YJ公司水泥立磨在剛投產(chǎn)時(shí)運(yùn)行壓力較高（＞12MPa），并且持續(xù)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備的損傷是有影響的。

在此只需要關(guān)注軸承壽命計(jì)算公式：

式中：Cr—當(dāng)量載荷；

P—當(dāng)量動(dòng)載荷。

當(dāng)量動(dòng)載荷增加，軸承壽命以10/3次冪遞減。因此穩(wěn)定立磨的運(yùn)行操作，減小、控制動(dòng)載荷沖擊對(duì)保護(hù)設(shè)備至關(guān)重要。對(duì)主減速機(jī)的軸承、齒輪壽命同樣重要。

（4）密封損壞、進(jìn)灰。

案例一中2號(hào)、3號(hào)水泥磨磨輥密封處耐磨環(huán)磨損較快，在三道密封圈配合處表面磨出三道深淺不一的溝，密封處出現(xiàn)間隙導(dǎo)致漏油。原因首先是密封圈與耐磨環(huán)配合公差不合理，其次是耐磨環(huán)的硬度不夠。

由于磨輥軸承損壞，軸承間隙增大，尾部密封圈及耐磨環(huán)受損，導(dǎo)致漏油；軸承滾動(dòng)體柱銷(xiāo)脫落，密封壓蓋受力，致使密封壓蓋螺栓折斷、密封蓋與輪轂結(jié)合處出現(xiàn)縫隙，導(dǎo)致漏油、進(jìn)灰。

以上為軸承異常損壞的主要原因，如果各影響因素疊加時(shí)，對(duì)縮短軸承壽命影響更大。

（未完待續(xù)）