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轴承知识
板材轧机轴承可靠性和寿命的影响因素分析
2016-10-27王磊 王勇民
（洛阳LYC轴承有限公司，河南洛阳 471039）
摘 要：在轧机中，中厚板轧机轴承是一个重要的零件，承受着轧机运行过程中所产生的力，为了延长轴承的使用寿命和可靠性，要根据实际情况选择合理的材料、设计方案。基于此，文章对影响板材轧机轴承寿命与可靠性的因素进行了分析和探讨。
关键词：板材轧机轴承；轴承寿命；轧机应用；设备加工
关键词：板材轧机轴承；轴承寿命；轧机应用；设备加工
圆柱滚子轴承与四列圆柱是板材轧机的通常使用的工作辊，目前世界各国使用的工作辊是滚动的轴承，因此中厚板轧机的轧辊都是采用滚动轴承。由于轴承和轴承座受轧辊大小的影响，径向空间不大，对轴承的设计造成了影响，尤其是进行作业的四列圆柱滚子轴承，虽然设计为轻系列，但是实际承受的负荷比较高，属于易损配件，在日常作业的过程中，轴承对轧钢产生的作用非常大，消耗占总消耗的5%，因此在检修的时候，轴承作为轧机的主要的配件是不能因轴承的问题引致停产情况出现的，为了对轴承的使用寿命进行提升，本文重点对选材、设计、制造、应用等方面进行探讨。
1 轴承寿命的设计
轴承的寿命是应用工作时间实行标准的，滚子轴承的90%的可靠性寿命为：
1 轴承寿命的设计
轴承的寿命是应用工作时间实行标准的，滚子轴承的90%的可靠性寿命为：
计算公式中：计算轴承的寿命是Ln，h；轴承转速为n，单位为r/min；轴承径向当量动荷载为Pr，轴承径向基本额定动荷载为Cr，材料系数为K（真空脱气钢K=3）。从以上公式中不难看出。K和Cr是作用是影响轴承寿命的重要因素。
滚子轴承依据ISO281的额定的动载荷是：
滚子轴承依据ISO281的额定的动载荷是：
在公式中，结构i是滚动的体列数、Z是滚子的单列数、fc是修正系数、Lwe是有效的滚子长度、Dwe是平均滚动体的直径、α是接触角，轴承设计开始实行时，Cr值的大小，直接影响轴承的使用年限，而轴承的Cr值主要是由Z、Lwe、Dwe几个方面因素决定，其中Dwe对轴承Cr值产生的影响Z大。同时K、fc、a2对轴承的寿命和可靠性影响也非常的大。
（1）在轴承的设计中ｆ的额定载荷受应力的影响较大，要使结构上滚道与滚子出现额定载荷的降低，所因是应力的集中，可是整个长度的沿滚子均匀分布应力的话，额定载荷就会增加，集中的应力便会小，因此ｆ的值有一点差别，整套轴承额定动载荷就出现变化。
（2）在轴承的参数和尺寸中，对Cr值的影响Z大的是Dwe的增加，轴承寿命提升的主要方法是Dwe值的加大，满足Dwe值加大的要求是轴承的内外圈的坚硬度，也是设计探索的首选方案。但是轴承在选用强度系数的时候必须谨慎，轴承是各种机械中是Z基本的零件，因而每个轴承的使用条件的差别也是很大的，在轴承的制造上轴承套圈的减薄肯定加大难度的，因此从加工条件和使用分析开始，逐渐对其给予改进。
（3）K和a2对轴承寿命的重要性可以从（1）式和（2）式看出来。在轧制的过程中，轴承因受载荷的变动的作用下，会受到特别大的冲击载荷，因此选用渗碳轴承钢管来作中板的轧机轴承。因为渗碳轴承钢是高合金钢，所以过早地造成了轴承疲劳断裂，原因是渗碳轴承钢中杂质脆性氧化物（特别是氧化铝）是疲劳裂纹出现的重要根源。因而采用含氧量低的电渣重熔钢20Cr2Ni4A，其弥散度好、氧化物细小。轴承材料的作用是轴承可靠性与寿命的主要因素。
2 设备加工和技术方法
中板的轧机轴承要求每个零部件不能有虚弱部位，其轧机轴的速度高、工作环境差、承受重载、交变冲击负荷大。有些厂子引进具备先进水平的大型轴承的检测设备和加工设备是想提升轧机轴承的制造水平。但是在交流和走访中发现个别的制造厂出现了以下需要改进的三个问题：
（1）渗碳工序是大型轴承的制造中是属于特殊的工序，但有些单位为了减少制作的成本，便在使用的过程中减少了磨加的工留量、还渗了强高温，让轴承过早地进入了疲劳压迫而报废，其轴承渗层的晶粒粗化，在轴承的软点和表面存在网状粗大的碳化物。碳化物的平均直径从0.6
（1）在轴承的设计中ｆ的额定载荷受应力的影响较大，要使结构上滚道与滚子出现额定载荷的降低，所因是应力的集中，可是整个长度的沿滚子均匀分布应力的话，额定载荷就会增加，集中的应力便会小，因此ｆ的值有一点差别，整套轴承额定动载荷就出现变化。
（2）在轴承的参数和尺寸中，对Cr值的影响Z大的是Dwe的增加，轴承寿命提升的主要方法是Dwe值的加大，满足Dwe值加大的要求是轴承的内外圈的坚硬度，也是设计探索的首选方案。但是轴承在选用强度系数的时候必须谨慎，轴承是各种机械中是Z基本的零件，因而每个轴承的使用条件的差别也是很大的，在轴承的制造上轴承套圈的减薄肯定加大难度的，因此从加工条件和使用分析开始，逐渐对其给予改进。
（3）K和a2对轴承寿命的重要性可以从（1）式和（2）式看出来。在轧制的过程中，轴承因受载荷的变动的作用下，会受到特别大的冲击载荷，因此选用渗碳轴承钢管来作中板的轧机轴承。因为渗碳轴承钢是高合金钢，所以过早地造成了轴承疲劳断裂，原因是渗碳轴承钢中杂质脆性氧化物（特别是氧化铝）是疲劳裂纹出现的重要根源。因而采用含氧量低的电渣重熔钢20Cr2Ni4A，其弥散度好、氧化物细小。轴承材料的作用是轴承可靠性与寿命的主要因素。
2 设备加工和技术方法
中板的轧机轴承要求每个零部件不能有虚弱部位，其轧机轴的速度高、工作环境差、承受重载、交变冲击负荷大。有些厂子引进具备先进水平的大型轴承的检测设备和加工设备是想提升轧机轴承的制造水平。但是在交流和走访中发现个别的制造厂出现了以下需要改进的三个问题：
（1）渗碳工序是大型轴承的制造中是属于特殊的工序，但有些单位为了减少制作的成本，便在使用的过程中减少了磨加的工留量、还渗了强高温，让轴承过早地进入了疲劳压迫而报废，其轴承渗层的晶粒粗化，在轴承的软点和表面存在网状粗大的碳化物。碳化物的平均直径从0.6
