摘要： 為了解決某企業(yè)紙機(jī)洗滌動(dòng)輥軸承在一段時(shí)間內(nèi)頻繁出現(xiàn)內(nèi)部保持架異常失效問(wèn)題，本文針對(duì)此情況找出洗滌動(dòng)輥軸承22216EK 失效原因存在4 點(diǎn)：①軸承潤(rùn)滑不足；②軸承裝配不當(dāng)；③雜質(zhì)進(jìn)入軸承；④軸承負(fù)載過(guò)大。通過(guò)有針對(duì)性地逐條原因分析，以及對(duì)洗滌動(dòng)輥實(shí)際位置測(cè)量，建立洗滌動(dòng)輥受力分析模型，研究洗滌動(dòng)輥軸承失效原因。結(jié)果表明，紙機(jī)在運(yùn)行期間，洗滌動(dòng)輥負(fù)載過(guò)大是軸承22216EK 異常損壞的主要原因。通過(guò)在紙機(jī)停機(jī)檢修期間，更換洗滌輥軸承為22316CAK/W33后，洗滌動(dòng)輥軸承異常失效問(wèn)題得到有效解決。

關(guān)鍵詞：洗滌動(dòng)輥；軸承保持架；異常失效；受力分析；整改措施

中圖分類號(hào)：TS737 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 03. 020

造紙機(jī)由各種大型輥件組成，輥件的安全運(yùn)行是制備合格紙張的重要前提，安裝在輥件軸頭兩端的軸承，是負(fù)責(zé)輥件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的重要零部件[1-4]。造紙機(jī)大多是每天連續(xù)24 h不間斷工作，在確保正常檢修保養(yǎng)時(shí)才可停機(jī)。在正常檢修過(guò)程中，軸承需要快速地拆卸和安裝，為紙機(jī)檢修節(jié)省停機(jī)時(shí)間，從而創(chuàng)造更多的生產(chǎn)價(jià)值。由于造紙車(chē)間環(huán)境溫度較高，濕度較大[5]，紙機(jī)軸承在此條件下會(huì)危害軸承可靠性[6]。輥件的長(zhǎng)度、軸承支撐位置、輥件受到載荷等因素可能導(dǎo)致輥件產(chǎn)生軸向位移，進(jìn)而使軸承產(chǎn)生徑向或軸向偏移，給軸承的使用周期帶來(lái)一定影響[7-9]。而在軸承選擇和配置時(shí)[10]，較高的使用周期和可靠性是衡量軸承重要的參考指標(biāo)。本文以某企業(yè)紙機(jī)洗滌動(dòng)輥軸承為例，生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)新上機(jī)的洗滌動(dòng)輥軸承使用時(shí)間最長(zhǎng)為3個(gè)月，便會(huì)出現(xiàn)軸承保持架變形失效的情況。本文針對(duì)此種情況找出洗滌動(dòng)輥軸承失效原因，并采取相應(yīng)整改措施，解決洗滌動(dòng)輥軸承異常失效問(wèn)題，保證紙機(jī)的正常運(yùn)行。

1 洗滌動(dòng)輥軸承保持架變形失效

在生產(chǎn)作業(yè)中發(fā)現(xiàn)，紙機(jī)洗滌動(dòng)輥時(shí)常出現(xiàn)噪音與振動(dòng)，停機(jī)后經(jīng)過(guò)設(shè)備維修人員檢查，發(fā)現(xiàn)紙機(jī)洗滌動(dòng)輥軸承的滾子部分脫落，保持架變形失效，如圖1所示。洗滌動(dòng)輥軸承為調(diào)心滾子軸承，更換一套新的調(diào)心滾子軸承（型號(hào)22216EK） 上機(jī)，紙機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，洗滌動(dòng)輥再次出現(xiàn)噪音與振動(dòng)，經(jīng)過(guò)檢查，軸承失效原因與上一次相同。如此往復(fù)，洗滌動(dòng)輥更換了約3～4 次軸承，軸承上機(jī)使用周期最長(zhǎng)時(shí)間約為90天，最短上機(jī)時(shí)間約為30天，平均上機(jī)使用壽命約45天，遠(yuǎn)低于22216EK軸承的使用壽命，每次軸承失效原因均為軸承內(nèi)保持架發(fā)生變形而失效。這一現(xiàn)象引起了設(shè)備維修段長(zhǎng)及設(shè)備工程師的重視。由于紙機(jī)洗滌動(dòng)輥軸承內(nèi)保持架多次異常失效，不得不多次停機(jī)，對(duì)洗滌動(dòng)輥軸承進(jìn)行拆卸與更換，頻繁更換軸承不僅給洗滌動(dòng)輥的軸頭帶來(lái)?yè)p傷，而且導(dǎo)致紙機(jī)多次未按計(jì)劃停機(jī)，給工廠正常生產(chǎn)帶來(lái)一定負(fù)面影響。

2 軸承失效原因

軸承雖然由很多零部件組成，但最先損壞或失效的通常是軸承內(nèi)部保持架?？蓪⒈３旨鼙茸鬏S承內(nèi)部的紐帶，保持架可將軸承內(nèi)圈、外圈與滾動(dòng)體均勻有序地分布并連接；保持架稍有偏差便會(huì)縮短軸承的使用壽命，導(dǎo)致軸承損壞失效。軸承保持架損壞失效的原因有以下4方面。

1） 軸承潤(rùn)滑不足。潤(rùn)滑油脂對(duì)軸承來(lái)說(shuō)是必不可少的，按時(shí)對(duì)軸承添加油脂可以減少軸承內(nèi)部摩擦并延長(zhǎng)軸承的使用壽命。但如果沒(méi)有按時(shí)給軸承添加油脂，導(dǎo)致保持架內(nèi)部呈干枯狀態(tài)，軸承內(nèi)部容易發(fā)生嚴(yán)重磨損。

2） 軸承裝配不當(dāng)。在安裝軸承過(guò)程中使用退卸套裝置時(shí)，軸承安裝到位后，要留有一定游隙，若游隙尺寸發(fā)生偏差，則會(huì)導(dǎo)致軸承內(nèi)圈與軸頭松動(dòng)，有可能造成軸承不對(duì)中、偏心、不平衡等情況，軸承上機(jī)運(yùn)行后易出現(xiàn)損壞。

3） 雜質(zhì)進(jìn)入軸承。平時(shí)存放軸承，應(yīng)保證軸承的干凈與密封，若有外來(lái)雜質(zhì)或粉塵進(jìn)入軸承內(nèi)部，會(huì)增加軸承內(nèi)部保持架、軸承外圈和滾動(dòng)體的摩擦系數(shù)，軸承長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，摩擦生熱從而導(dǎo)致軸承失效。

4） 軸承負(fù)載過(guò)大。如給洗滌動(dòng)輥氣胎加壓時(shí)存在沖擊負(fù)載，會(huì)造成軸承座激烈的震動(dòng)從而導(dǎo)致軸承內(nèi)滾動(dòng)體對(duì)保持架的撞擊；或在洗滌動(dòng)輥軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中承受較大動(dòng)載荷，使軸承長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)載條件下運(yùn)行，均可導(dǎo)致軸承損壞失效。

針對(duì)以上軸承失效原因，本文以洗滌動(dòng)輥為例，找出洗滌動(dòng)輥軸承損傷失效具體原因，并作出相應(yīng)整改措施。

3 分析與計(jì)算

針對(duì)以上導(dǎo)致軸承失效的原因，本文逐一對(duì)軸承進(jìn)行如下檢查。

1） 此機(jī)臺(tái)洗滌動(dòng)輥軸承每日均有設(shè)備維護(hù)人員巡檢，并按時(shí)給軸承添加油脂，從下機(jī)換下的軸承內(nèi)部來(lái)看（圖1），軸承內(nèi)部油脂充分，不存在軸承內(nèi)部潤(rùn)滑不到位的情況，故由于潤(rùn)滑油脂問(wèn)題導(dǎo)致的軸承失效不是主要原因。

2） 洗滌動(dòng)輥軸承均由負(fù)責(zé)此機(jī)臺(tái)的設(shè)備維修人員安裝，安裝過(guò)程操作規(guī)范，此前停機(jī)或檢修期間，同時(shí)更換此機(jī)臺(tái)其他輥件軸承，但其他軸承均未出現(xiàn)像洗滌動(dòng)輥軸承頻繁變形失效情況，故由安裝問(wèn)題導(dǎo)致的軸承失效不是主要原因。

3） 對(duì)采購(gòu)的軸承進(jìn)行檢查，軸承內(nèi)均涂有防銹油，并無(wú)雜質(zhì)，入庫(kù)后進(jìn)行封存，存放在設(shè)備維修庫(kù)房，庫(kù)房環(huán)境溫度常年保持在25 ℃左右。每次上機(jī)更換軸承之前，必須先檢查待更換的新軸承，檢查一切正常且無(wú)雜質(zhì)進(jìn)入后，才可更換，故由于雜質(zhì)進(jìn)入導(dǎo)致的軸承失效不是主要原因。

4） 機(jī)臺(tái)開(kāi)機(jī)時(shí)會(huì)給洗滌動(dòng)輥加壓，給軸承座帶來(lái)一定沖擊，由于其他機(jī)臺(tái)輥件均使用相同型號(hào)軸承，且在相同的加壓條件下，輥件軸承未出現(xiàn)類似洗滌動(dòng)輥軸承失效問(wèn)題，由此分析沖擊載荷不是導(dǎo)致洗滌動(dòng)輥失效的主要原因。下面將針對(duì)洗滌動(dòng)輥軸承所承受載荷進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。

紙機(jī)中洗滌動(dòng)輥的位置圖如圖2所示。由圖2可知，洗滌定輥固定在紙機(jī)上方，洗滌動(dòng)輥位于紙機(jī)下方，洗滌動(dòng)輥通過(guò)兩端氣胎加壓裝置給洗滌動(dòng)輥施加壓力，氣胎對(duì)洗滌動(dòng)輥施加壓強(qiáng)為0.5 MPa，氣胎的施加壓方向和洗滌動(dòng)輥的受力方向及力臂在圖2中已經(jīng)標(biāo)出。繪制洗滌動(dòng)輥的受力分析簡(jiǎn)圖，如圖3 所示。圖3中繪制了2個(gè)洗滌定輥與動(dòng)輥之間的定位尺寸，便于確認(rèn)兩輥的定位位置。通過(guò)氣胎給洗滌動(dòng)輥施加壓力為Fq，氣胎施壓的力臂為L(zhǎng)OA；洗滌動(dòng)輥在未接觸到洗滌定輥之前受到垂直于軸承座的壓力F1，力臂為L(zhǎng)OB；當(dāng)洗滌動(dòng)輥接觸到洗滌定輥后，受到洗滌定輥給其反作用力F2，通過(guò)力的三角形分析可知，F(xiàn)2 的方向在洗滌定輥與洗滌動(dòng)輥的圓心連接上，即O1O2方向；洗滌動(dòng)輥軸承所受載荷，均來(lái)自于反作用力F2。由圖3可知，單側(cè)洗滌動(dòng)輥受到的反作用力F2的計(jì)算見(jiàn)式（1）。

經(jīng)計(jì)算可得F2=394.19 kN。即洗滌動(dòng)輥單側(cè)軸承受到動(dòng)載荷為394.19 kN，每種型號(hào)的軸承，均有其所能承受的額定動(dòng)載荷和額定靜載荷，洗滌動(dòng)輥使用軸承型號(hào)為22216EK，其額定動(dòng)載荷為243 kN，額定靜載荷為270 kN。通過(guò)計(jì)算分析可知，洗滌動(dòng)輥軸承22216EK 在紙機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，承受過(guò)大載荷是導(dǎo)致其異常損壞失效的主要原因。

針對(duì)洗滌動(dòng)輥軸承22216EK 頻繁出現(xiàn)異常損壞失效情況，通過(guò)計(jì)算找出其異常損壞失效原因，紙機(jī)維修設(shè)備工程師及維修班組通過(guò)商討研判，在紙機(jī)停機(jī)檢修時(shí)，決定對(duì)洗滌動(dòng)輥軸承及軸承座加以改造，在不改變洗滌動(dòng)輥軸頭直徑的前提下，準(zhǔn)備將22216EK 軸承更換為22316CAK/W33 軸承。22316CAK/W33軸承的額定動(dòng)載荷為540 kN，額定靜載荷為565 kN，可承受紙機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣胎加壓載荷，同時(shí)不必更改洗滌動(dòng)輥軸頭直徑，只需設(shè)計(jì)更換一套合適的軸承座即可。適配22316CAK/W33 軸承的軸承座根據(jù)軸承尺寸提前制作，停機(jī)后便可直接給洗滌動(dòng)輥更換，節(jié)約停機(jī)時(shí)間。目前，改造后的洗滌動(dòng)輥22316CAK/W33軸承已通過(guò)8個(gè)月的上機(jī)作業(yè)，至今22316CAK/W33 軸承運(yùn)轉(zhuǎn)良好，未出現(xiàn)異常損傷失效等問(wèn)題。

4 結(jié) 論

本文針對(duì)企業(yè)紙機(jī)洗滌動(dòng)輥軸承在一段時(shí)間內(nèi)頻繁出現(xiàn)內(nèi)部保持架異常失效問(wèn)題，針對(duì)此種情況找出洗滌動(dòng)輥軸承22216EK失效原因存在以下4點(diǎn)：①軸承潤(rùn)滑不足；②軸承裝配不當(dāng)；③雜質(zhì)進(jìn)入軸承；④軸承負(fù)載過(guò)大。通過(guò)有針對(duì)性地逐條原因分析，并建立洗滌動(dòng)輥受力分析模型，研究洗滌動(dòng)輥軸承失效原因。通過(guò)合理分析，找出洗滌動(dòng)輥負(fù)載過(guò)大是軸承22216EK異常損壞的主要原因。通過(guò)在紙機(jī)停機(jī)檢修期間，更換洗滌輥軸承為22316CAK/W33后，洗滌動(dòng)輥軸承異常失效問(wèn)題得到有效解決。說(shuō)明本文對(duì)洗滌動(dòng)輥軸承異常損傷失效原因分析的正確性；驗(yàn)證了對(duì)洗滌動(dòng)輥受過(guò)大載荷理論計(jì)算的合理性，及通過(guò)停機(jī)改造，更換軸承型號(hào)和軸承座的整改措施的有效性。

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（責(zé)任編輯：宋佳翼）