立磨磨辊轴承失效原因分析和探讨.docx

O前言立磨为水泥生产企业的重要主机设备，立磨的稳定、可靠运行关系到各企业年度经营指标、企业生产任务的完成。立磨磨辑轴承是在低速、重载、高温、冲击的第杂环境下运行的,磨辑外部还有高粉尘等更加恶劣的工况，如何在这种工况正确使用好磨辑轴承、延长其使用寿命一直是用户、设备厂家所关注的问题。虽然磨辑轴承损坏形式略有差别，但具有共性与普遍性。本文结合水泥股份有限公司早期（2010年以来）的轴承损坏进行归纳分析和探讨，希望对生产企业有所帮助。图1为磨根结构示意图、图2为轴承结构示意图。ffll靖构示霰丽图2轴承结构示意图1立磨轴承失效案例案例一：某公司水泥立磨磨辑轴承损坏统计（2015年7月2016年8月）：双列圆锥滚子轴承370696X2I/HCC9、圆柱滚子轴承NUl2/500X3,HCP6。共计损坏11盘轴承；立磨磨辑轴承损坏的主要形式如下：保持架穿销焊口开裂；保持架断裂。立磨磨辑轴承（双列圆锥滚子轴承）失效的因素：穿销焊接不良；穿销结构不合适；穿销与孔的间隙不合适。圆锥轴承游隙可能不合理。在设计、装配时对轴承游隙的控制重视不够，普遍偏大。进口轴承为0.1mm0.15mm,国产轴承为05mm0.15mm,导致承载滚动体数量较少，非接触滚动体冲击保持架，保持架受力较大。案例二：某公司2号矿渣立磨2号主磨辐磨辑轴承损坏（P1.C61245T3CZECH儿5901832、P1.C41264,ZK1.公司产品）。解体检查：主要是保持架严重损坏，造成滚动体掉落，内套高温拉伤。损坏的主要因素：保持架断裂扭断穿销焊接不良或面积不够（保持架结构形式在冲击振动的工况下强度不够，易脱焊及剪切断裂）；双锥轴承内孔与轴转动（轴承内套开裂、胶合），轴承外套与轮毂内孔转动。掉皮、拉伤及变色痕迹可判定：滚动体失去控制不能正常旋转，滚动体在内外套圈中滑动而严重发热造成轴承烧伤；双列锥轴承游隙调整偏大，并且滚子大端与保持架大端内侧磨蹭。图3为保持架变形，磨损，注销断及开焊，滚动体倾斜等现场图。图3某公司2号矿渣立磨2号主磨辕磨短轴承损坏图案例三：某公司矿渣立磨儿MK-5633X自2015年投产使用以来就发现磨辐回油中存在细小铁屑，2016年9月份开始回油中铁屑明显增多，后期发现IOmmX70mm的薄片，2号辑过滤器压差由于铁屑多频繁报警。一直在对磨辑轴承做以下特护：每2h对磨辐油站3个磁力棒进行清理，减少油箱中的铁屑，减少过滤器压差报警，同时关注铁屑大小变化；重点关注磨辐回油温度变化及回油油镜回油情况；供油泵压力保持在02MPa以上保证润滑油的供给010月31日进行计划检修，磨辑拆除后测量轴承游隙为0.43mm,而新总成游隙为0.05mm。磨辐总成解体后，发现圆柱滚子轴承有一颗滚子炸裂（见图4）,圆锥滚子轴承保持架变形严重，滚子侧端面与保持架有摩擦痕迹，同时也有一颗滚子炸裂。表1为失效形式统计。图4圆柱滚子轴承一颗滚子炸裂图2轴承失效形式分析2.1 通常轴承失效一般表现接触疲劳失效。轴承工作表面受到交变应力的作用而导致失效，一般产生疲劳裂纹，先从接触表面以下最大交变切应力处产生，然后扩展到表面形成不同的剥落形状。形成过程及后果是：点蚀一麻点剥落一浅层剥落叶一深层剥落。(2)磨损失效。表面之间的相对滑动摩擦导致其工作表面金属不断磨损而产生的失效，按磨损形式通常可分为磨粒磨损和粘着磨损。磨损失效发生时，首先在轴承的表面有持续的磨损，导致轴承零件逐渐损坏，进一步造成轴承尺寸精度丧失及其它相关问题。形成过程及后果是:磨损f形状变化一配合间隙增大及工作表面变化一润滑剂污染一润滑功能丧失一轴承丧失旋转精度。(3)断裂失效。主要由过载和缺陷两大因素影响。当载荷超过强度极限时会发生过载断裂。轴承零件的微裂纹、缩孔、气泡、大块外来杂物、过热组织及局部烧伤等缺陷在冲击过载或剧烈振动时也会在缺陷处引起断裂。(4)轴承游隙变化失效。由内、外在因素共同作用导致配合间隙改变，进而造成轴承精度降低，以致造成“咬死”现象.外因主要指过盈量过大、安装不到位、温升引起膨胀量、瞬时过载等；内在因素主要有残余奥氏体和残余应力处于不稳定状态等。案例中的几家企业轴承损坏属于异常损坏：从三家企业轴承的损坏看，运转时间远未达到轴承约定寿命，失效形式带有共性：圆锥滚子轴承损坏较多，且主要损坏形式：保持架焊口脱焊；保持架断裂或柱销断裂；滚子断面磨损，包括大端面磨损和小端面磨损，大端面磨损较多，且较为严重。2.2 圆锥滚子轴承损失分析探讨轴承质量问题。立磨磨辑轴承为专用大型轴承，在20世纪90年代立磨刚刚引进中国，磨短轴承基本选择进口轴承，SKF/FAG等品牌，在材质、热处理、加工精度均有可靠保证，即便如此磨辐轴承损坏案例时有发生。随着国产立磨的研发，技术日趋成熟。国内轴承厂家同期研发跟进，逐步进行立磨磨辑轴承国产化替代，打破进口垄断，降低了制造成本，但也付出了一定代价。主要表现在：轴承厂家研发水平、制作水平参差不齐，由于轴承厂家对立磨工况的不了解、不熟悉，设计人员按照常规设计，在材质、锻造、热处理、加工精度、装配精度定位、焊接加工等诸多环节不能保证轴承质量的稳定可靠，甚至有些进口品牌存在同样问题。国内知名轴承企业在使用中都有失败的案例。另外受国内采购招投标流程影响，招标结果过于注重价格，轴承生产企业为降低采购成本，竞相压价。轴承采购招标文件又没有明确详细的技术要求，备件验收要求专业性又非常高，个别厂家为中标，不排除采用降低制作标准的方式进行投标，甚至有以PO级低轴承精度替代P6级精度，降低成本的情况，价格相差30%以上，直接影响了轴承使用寿命。在保证装配、应用的情况下，同规格型号的轴承外形一致，细节差异较大，滚动体数量、母线形式，保持架形式、材质，加工、装配精度等，各公司标准不一致。例如：承载滚动体个数不同、滚动体尺寸误差不同影响轴承寿命；滚动体锻拔次数多少，影响金属组织细密度、缺陷等。个别滚动体碎裂多与此有关；组对保持架的上下垫片的加工精度、形位公差、组对方式、焊接质量影响滚动体运转轨迹，同样会导致保持架损害。轴承装配问题。在与国、内外轴承厂家进行考察交流过程中发现，对于轴承游隙控制差别较大。SKF/FAG进口轴承厂家轴承质量较好，精度高，理论要求轴承负游隙控制(一般为0.1mm0.15mm),立磨系统升温，润滑系统升温后轴承在小游隙运行，轴承寿命延长；国产轴承受加工精度、装配精度所限，一般控制在0.1mm0.2mm,甚至更大，实际运转时游隙远大于此数据。虽然能够满足初期运行，随着磨损加剧，游隙持续增大，振动冲击增大，隐患增大。游隙增大直接导致承载滚动体数量的减少,单个滚动体承载增大,轴承运转时非承载滚动体对保持架、穿销的冲击加大，可导致保持架的焊肉开裂、保持架断裂失效，因此装配时对轴承游隙的控制尤为重要。公司出现过施工单位不熟悉磨辐轴承装配要求对游隙无控制的情况，初装游隙0.8mm,轴承寿命较短。(3)使用问题。立磨的稳定运行直接关系到轴承寿命的长短。影响稳定运行的因素较多，主要有研磨压力、料层厚度、入磨物料粒径、物料的颗粒级配、挡料圈高度、磨内的风速、风温、喷水量、金属异物的进入等,立磨的操作说明书有详细介绍，不做赘述；YJ公司水泥立磨在刚投产时运行压力较高(>12MPa),并且持续运行时间较长，对设备的损伤是有影响的。在此只需要关注轴承寿命计算公式："(舒式中：Cr一当量载荷；P当量动载荷。当量动载荷增加，轴承寿命以Ioa次幕递减。因此稳定立磨的运行操作，减小、控制动载荷冲击对保护设备至关重要。对主减速机的轴承、齿轮寿命同样重要。(4)密封损坏、进灰。案例一中2号、3号水泥磨磨辑密封处耐磨环磨损较快，在三道密封圈配合处表面磨出三道深浅不一的沟，密封处出现间隙导致漏油。原因首先是密封圈与耐磨环配合公差不合理,其次是耐磨环的硬度不够。由于磨辑轴承损坏，轴承间隙增大，尾部密封圈及耐磨环受损,导致漏油；轴承滚动体柱销脱落，密封压盖受力，致使密封压盖螺栓折断、密封盖与轮毂结合处出现缝隙，导致漏油、进灰。以上为轴承异常损坏的主要原因，如果各影响因素叠加时，对缩短轴承寿命影响更大。2.3 维护保养轴承的方法关于磨辑轴承损坏的因素较多，为更好地维护保养轴承、看护好设备，补充如下：(1)润滑油品的选择与维护。首先参见设备使用说明书。一般油品选择的依据为：正常运行时，适用于磨辑轴承的润滑油品的运动粘度不低于90厘斯(cSt)°应用表明选择1.CKD重负荷工业齿轮油150、220、320粘度均可满足。润滑油品粘度高、油膜厚可延长轴承使用寿命，但油品黏度过高导致运转时产生的热量不能带走，油温过高，密封件老化，漏油等一系列负面影响。因此综合考虑选择1.CKD220、320即可。并且在运转过程中定期监测润滑油粘度、机械杂质、水分等指标变化，确保油品清洁、可靠。(2)维修。在轴承安装过程中首先要避免锤击、避免硬件磕碰；同时在检修时注意焊接地线搭接，防止电弧损伤轴承工作面。(3)密封风压力达标。磨辑轴承处的密封都采用密封风形式，即用压缩空气阻止磨腔内的粉尘进入轴承润滑油中。密封风要有一定的压力，同时风环处的间隙不能过大，对于立磨来说，密封风压力要达到500OPa以上(具体设备参见说明书)，风环间隙50m/s以上。(4)监测保护方面。密封压力和轴承温度要实时监测，禁止随意解锁逻辑及联锁，发现密封压力及轴承温度异常时，要及时停磨检查，以防造成磨辑轴承的损坏。3防范措施与注意事项3.1 轴承质量控制(1)慎重选择入围供应商并进行渠道控制：立磨磨辑轴承为专用轴承，进口和国产品牌的轴承、瓦轴等都要选择可靠的供应商。对于不熟悉的供应商必须进行严格的考察交流，重点是对立磨的理解和实际应用案例。对于知名品牌的轴承必须控制供应商渠道，防止假冒伪劣产品进入；对于大品牌轴承在签订战略合作协议时可以要求相应的增值服务，例如定期的专业检查、培训、指导安装等。(2)采购轴承必须明确技术要求：采购者和生产单位设计者应该了解轴承的工况及载荷状态，在选用轴承时提供相关参数及工况。模板（见表2）和零部件要求（见表3）。*目>a嫉号承畀年尺寸371)MmS-KHCM"1*2x2/HCF«3440*90bS00440x9X>x4M伊我anWlCfI2XKMl成9%SllMMAN-；Cr>2S900k、Cr-2620OhN配合:过HB式前体重用C件（*）1B式W出厂猱：01OXj-OMmn配"R用间耳方式.川值*MXUj().fit：求，*款外、松内fl的过林VGno.vcno<flKM度即V4t：度不内«*tt:>10000(*1南便何方供，京我*三<:不限于WOoOb工，工体M下褥“时网*<1MlcadNM-><>CaTm9jj.jrrvMrMMaaInHaW9RTW含El-<<1MlMiflT件HMI>bUWiW<Ky11BTHw>1.MU9*'ftJ>MI*'car11M>“"VWa07JJMIHimM4M<iHTW”"R9vMffern*aatM"a*<9<%N.m<.-J¾-<ln*MCfl>，9EaH.uaaw*«J1.IMiveS-KMIfMaAfl.MB,jiMMkx三V114M扈»J.)MX44MMit4lM，/»*女亶£.mg内.（4）检验与验收。所有产品都需按国家或行业所规定的标准或技术规格书要求进行出厂检验轴承供货明细表中所列轴承上必须XXX公司商标:所有产品都需要提供质量检验合格证；包装标准应满足GB/T4995联运通用平托盘技术要求；供货设备提供满足运输和较长时间储存要求的包装供货商提供轴承的安装维护说明书和安装过程中的技术服务。3.2 立磨磨短轴承装配（1）轴承安装游隙控制范围。立磨磨柜设计采用双列圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承的组合配置方式。圆锥滚子轴承作为固定端，承受来自辑套的轴向工作推力及径向工作压力；圆柱滚子轴承作为浮动端，只承受径向工作压力，不承受任何轴向工作推力。磨辐正常工作时,轴向的工作推力往往使双列圆锥滚子轴承的两列滚子受力不均匀。由于立磨腔室内温度很高，并且工作时磨辐轴承外圈旋转，内圈静止不动，因此，轴承外圈工作温度往往会比轴承内圈温度高，导致外圈热膨胀量比内圈膨胀量大，因此圆锥滚子轴承的工作游隙比安装游隙往往要大，这就加剧了圆锥轴承双列滚子的受载不均匀性，甚至全部轴向载荷由一列滚子承受，另一列滚子不承受任何载荷。为了使得圆锥滚子轴承的双列滚子在工作时都承受合理的载荷,就需要正确调整其安装游隙，通常需要预紧安装。轴承的预紧量要合适，预紧量太大会产生过大的启动转矩和工作转矩，引起温升过高，导致过早的疲劳损伤，甚至于轴承烧伤；而预紧量不足会导致轴承工作游隙过大，单列滚子受载，不受载的那列轴承滚子位置容易歪曲偏斜，在转动过程中会与轴承保持架产生摩擦、碰撞，在冲击载荷作用下这种现象更为突出，容易引起保持架损坏而导致轴承失效停机。同时，在冲击载荷的作用下，工作游隙过大还会导致辑套来回串动量大，对轴承密封件造成损坏。双列圆锥滚子轴承在立磨上使用，理论要求安装轴向游隙控制在-0.1mmQ.15mm为最佳，轮毂温度为IlOOc左右，轴承内圈温度为8590°C时，轴承工作游隙为Slmm左右。由于与轴承相配的轮毂内径及轴的尺寸公差及形位公差，以及辑皮温度也很难达到理想要求，根据我公司的实际使用经验及理论计算，国产轴承安装后轴向游隙为：0.05mm0.15mm。预装游隙过大直接损失轴承的使用寿命。（2）轴承安装使用时注意事项及要点。制订安装计划，准备安装工具；测量工具应为经过有资质计量单位检定的并在有效期内的仪器；装配场地应清洁、干燥；与轴承相配的零部件应清洁；测量与轴承相配合的尺寸及形位公差，并作好记录；打开轴承包装后，保持轴承清洁；按照立磨磨辑轴承装配图纸及相关规程进行装配；按照立磨磨短轴承安装操作说明进行安装，测量轴向游隙，磨削隔圈（尺寸确认后可选用平面磨床磨削）。3.3 轴承使用问题改进控制矿山破碎机的出料粒度，控制人磨物料粒度（包括钢渣、砂岩等）在45mm以下，保持立磨运行平稳。严格控制立磨振动值，稳定运行，减小振动；磨辑振动值超过5mm/s应预警，超过7mm/s停机检查。立磨磨辑油建议改用220或320极压齿轮油，调整合适的供油量，在不跑油的前提下，尽量加大供油量以降低轴承温度。润滑油中有金属碎屑或其它杂质,应检查密封是否失效,及时更换损坏零部件及润滑油，定期观察过滤芯上杂质情况。巡检时重点巡护轴承温度，可回油温度确认轴承实际温度，如果温度异常，应加大润滑油量无效果则应停机检查。定期清理立磨摇臂空气密封进风口过滤网，保持密封用风通畅，防止粉尘倒灌进入轴承密封；定期润滑磨辐密封，要求每7dIOd手动加润滑脂一次，原则是勤加少加。定期对立磨磨短轴承进行详细检查，检查内容包括：保持架是否磨损、开焊，开裂、柱销与滚动体间隙，轴承内外圈、滚动体是否有点蚀、剥落，发现隐患及时处理。磨辐润滑的呼吸管呼吸器应定期清理，丢失的呼吸器及时补齐。更换磨辑轴承时，圆锥轴承的游隙应当尽可能的小，以不加装密封圈时，一个人手动可以转动磨辐为准。可邀请战略合作轴承供货单位提供专业性检查、指导、培训工作。4结束语立磨为水泥行业广泛使用的主机设备,磨辑为立磨的核心部件,磨辑轴承为核心的心脏,非常重要。立磨磨辑轴承不同于一般轴承，其工况是在高温、冲击、重载、低速的复杂环境下运行的，磨辑外部还有高粉尘等更加恶劣的工况，如何在恶劣工况正确使用磨根轴承、延长使用寿命、减少故障、降低损失一直是技术人员与生产管理者的课题。因此选择可靠产品，装配时控制好轴向游隙，操作时稳定生产运行、降低振动、减少异常冲击，对保护设备至关重要。同时建议未投产企业在设备监造时重点检查轴承的装配过程与记录。希望对有立磨的企业有所帮助，不足之处请指正。