轧钢机主减速机轴承失效分析及改进案例

以本溪钢铁集团1500热连轧主减速机一、二轴用轴承为例：原选用进口的双列圆柱滚子轴承NNU6/440/HC和NNU6/600/HC，保持架为支柱焊接结构，轴承工况为：一轴、二轴的转速分别为210i/min和150i/min，径向载荷分别为3500kN、1000kN；冲击载荷系数1.5，冲击频率0.17次/min，内圈旋转，油脂润滑，常温工作。轴承平均寿命为6个月，失效形式为保持架支柱断裂、部分脱焊滚道及滚子表面完好，无疲劳剥落现象。

轧钢机主减速机轴承失效分析及改进案例

一、轧钢机轴承失效分析

造成轴承失效的主要原因是轴承运转过程中的冲击载荷作用导致轴承内圈转速瞬时降低，承载滚子转速也随之降低，而保持架随同非承载滚子一起由于惯性仍以原速运转，造成保持架贯穿承载滚子的支柱与承载滚子之间产生瞬时撞击，此后在滚子恢复正常转速时与保持架支柱发生第二次撞击，撞击力较前一次小，但方向与前一次相反。因此保持架支柱始终处于交变剪应力作用下，并在支柱焊接部位和螺纹尾部产生应力集中，最终导致支柱沿焊接部分和螺纹尾部被剪断。另一个原因是部位支柱脱焊由于采用熔化保持架垫圈外端面黏结支柱端面的方法焊接，焊接强度较差，当承受冲击或振动载荷时容易脱焊。

二、轧钢机改进方案

1、减小保持架支柱与滚子之间的撞击力。

在轴承的主参数设计时，改变轴承追求最大额定载荷的常规设计方法，减小滚子直径并增加滚子数目，同时增大滚子支柱孔和支柱直径以提高支柱和保持架整体强度。与改进前相比轴承额定静载荷基本相当，额定动载荷减小6%仍然能够满足轴承实际工作需要，而滚子重量分别减少23%和30%轴承的额定载荷虽然略有降低，但有效地减小了滚子与保持架支柱间的撞击力，延长支柱寿命，同时由于滚子直径减小，套圈壁厚相应增加可以提高轴承的抗冲击性能。因而延缓了保持架的失效时间，延长了轴承寿命。

2、提高焊接强度。

采用增大熔池的台阶焊口形式加强焊接强度；摒弃常用的螺纹退刀槽，采用较小的过渡实现螺纹自然收尾，减小支柱受力时焊接部位与螺纹尾部的应力集中。此外，对滚子端面相对应的保持架内端面进行优化设计，首先，内、外径向端面斜切一角度，以利于润滑脂进入滚子支柱孔，改善支柱和滚子支柱孔之间的摩擦；减小保持架和滚子端面的接触面积，改善接触特性，避免因过分摩擦引起的烧伤、胶结现象。其次，将支柱焊接孔的焊接部分由原来的45°倒角改为沉孔形式，以增强焊接强度，避免脱焊。

3、改变轴承游隙。

轴承的工作转速高，润滑和冷却条件较差，应适当放大轴承径向游隙，然而由于轴承工作中存在强烈冲击，轴承游隙又不能过大，实践中将轴承径向游隙定在0组和3组之间，NNU6/440/HC改进后的轴承经实用，运转时间超过原产品。