轧机轴承的使用寿命
目录
一、影响轧机轴承使用寿命的因素
（一）、基本额定寿命
（二）、径向基本额定动负荷
（三）、修正额定寿命
（四）、油膜润滑参数
（五）、密合度（待整理）
（六）、影响轧机轴承使用寿命的因素
二、轧机轴承的失效分析
（一）、轧机轴承失效统计
（二）、轧机轴承的主要失效形式和原因
三、降低轧机轴承消耗的途径
（一）、做好轧机轴承使数据统计
（二）、轴承各零件强度要相匹配
（三）、采用高质量轴承材料
（四）、轧机轴承精度、游隙及配合
（五）、改进热处理工艺
（六）、在轧机轴承制造过程还应该从以下几方面注意改进。
（七）、轧机轴承的润滑与密封
（八）、轧钢机设计与安装
（九）、轴承装配
（十）、轧制过程中
摘要：通过介绍轧机轴承的寿命计算和轧机轴承使用寿命的影响因素，以及轧机轴承失效分析的多年实践经验，进而提出了降低轧机轴承消耗的途径。
关健词：轧机轴承、负荷、使用寿命、工作表面、轴承失效、油膜、润滑、密封、过载、偏载、窜辊、装配、精度、密合度、失效分析。
为了增强轧钢产品的市场竞争力，轧钢厂对轧机轴承的消耗成本及轧钢机作业率都提出了更高的要求；为什么轧制同样的产品，而不同的轧机不同的轴承或同样的轧机同样的轴承或不同的现场使用条件，轧机轴承的使用寿命差距很大，各单位的吨钢轧机轴承消耗及因轴承问题影响的轧钢机作业率有很大的不同。下面就如何降低轧机轴承消耗，从轧机轴承本身及应用等多方面给予分析提示。
一、 影响轧机轴承使用寿命的因素
从下面的几个基本概念及计算公式中，可以看出影响轧机轴承寿命的 因素及变量关系。
（一）、基本额定寿命
基本额定寿命：是指单个轴承或一组在相同条件下运转的近于相同的 轴承，其可靠性为90%时的寿命。
L 10 =（C/P）ε
式中：L 10——基本额定寿命 百万转
C ——基本额定动负荷 牛顿N
P ——当量负荷 牛顿N
ε——寿命指数 （球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3）
对于转速恒定的轴承寿命用工作时数表示为：
L10h =（C/P）×10ε6/60n
式中：L 10h ——基本额定寿命 小时h
n——轴承工作转速 转/分钟 r/min
由式中可以看出，轴承基本额定负荷越大及轴承转速越低，轴承基本额定寿命就越长。基本额定动负荷与基本额定静负荷，当转速足够低时，计算时，选择额定静负荷数值；
（二）、径向基本额定动负荷（轴承样本中给出）
径向基本额定动负荷：系指一个轴承假想能承受一个大小和方向恒定的径向负荷，在这一负荷作用下轴承基本额定寿命为一百万转。 向心滚子轴承的基本额定动负荷计算公式：
Cr=fc（iLwecos α） ×Ζ7/93/4 ×Dwe 29/27 式中，Cr ——径向基本额定动负荷 牛顿 N
fc ——与轴承零件几何形式、制造精度和所使用的材料而定的参数。（是在负荷作用下滚子与滚道接触材料应力均匀分布情况的值） i ——轴承中滚动体的列数
α——轴承公称接触角 度
Lwe ——滚动体有效长度 毫米 mm
Dwe ——滚动体直径 毫米 mm
Ζ——每列滚动体数目
由式中可见，轴承滚动体的直径、有效长度、粒数、列数及工作接触面材料应力情况等对其额定动负荷有着直接的影响，其中在负荷作用下材料应力分布均匀性影响最大，其二是滚子直径影响，第三是滚子有效长度及滚子粒数的影响。
（三）、修正额定寿命
轴承基本额定寿命L 10是在一定的假定条件下确定的，随着各机械对轴承可靠性的要求不断提高，高质量轴承材料的采用和弹性流体动压润滑技术的发展，仍沿用原定义确定轴承的额定寿命已深感不足。为此，GB6391-86标准提出了修正额定寿命。
可靠性为（100－n ）%时非常规材料特性和运转条件下的修正额定寿命为：
Lna=a1 a2 a3 L10
式中：Lna ——修正额定寿命（百万转）
a 1——可靠性不等于90%的寿命修正系数；
a 2 ——非常规材料性质的寿命正系数；
a 3——非常规运转条件的寿命修正系数；
1、对可靠性的寿命修正系数a 1
一般情况下，大多以90%的可靠性来评定轴承的疲劳寿命。当对轴承可靠性要求更高时，a 1按下表取值。
2、对材料的寿命修正系数a 2
a 2系数用于反映轴承材料的成份、夹杂物、组织、硬度等特性对轴承寿命的综合影响。
对于常规材料（优质淬硬钢），取a 2=1；
通过特殊冶炼（如真空脱气、电渣重熔等）方法制造的轴承钢，钢中的夹杂物含量特别少时，取a 2＞1，一般取值范围为1～3。
还应考虑轴承制造技术对材料性能的影响。如淬回火组织变化、硬度
降低、烧伤、锈蚀等导致寿命减小，则a 2＜1。
3、对运转条件的寿命修正系数a 3
运转条件包括：润滑、转速、温度、游隙、负荷分布（边缘负荷、轴和箱孔变形、中心线不对中等）、密封等状况。
正常运转条件，即轴承安装正确、润滑充分、密封可靠、不受极端温度、不受极端负荷等。取a 3=1。
当润滑条件特别优越时，足以在滚动接触表面形成弹性流体动压油膜，取a 3＞1。
当润滑不充分时，取a 3＜1。
如果润滑不充分，不能以材料的优质来补偿，即当
取a 2＞1。
a 3＜1时，一般不
(四) 、油膜润滑参数
轴承的疲劳寿命是与轴承内弹性油膜厚度及滚动接触表面粗糙度的均方根的比值即油膜润滑参数λ有关。油膜润滑参数λ表达式如下：
λ=hmin /（δ
式中：λ——油膜润滑参数
h min ——最小油膜厚度u m 12+δ21/2 2）
δ1、δ2——分别为两摩擦表面粗糙度的均方根值μm ，δ=1.25Ra。 当λ＜1时，油膜形成率几乎为0，属边界润滑；当1＜λ＜3时，摩擦副间同时存在着弹性流动动压润滑与边界润滑，产生流体润滑与粗糙峰接触两种效应，属于混合润滑状态；当λ＞3时，油膜形成率接近100%，属弹性流体动压润滑。
当λ＜3时，疲劳寿命随λ减小而降低，这是因为两接触表面没有合适的油膜；引起滚动表面的金属接触，表面应力增加，导致滚动表面剥落即表面源疲劳剥落。
当λ≥3时，滚动表面有合适的油膜，润滑处于理想状态，金属之间不接触，它将出现滚动表层下的剥落即内部源疲劳剥落，这时轴承材料的全部潜在寿命达到高值，是正常疲劳剥落。
大量的轧机轴承失效分析证明：轧机轴承使用中大都是边界润滑和混合润滑状态，轴承疲劳也都是表面疲劳先于表层下疲劳造成表面剥落，使轴承提前疲劳损坏。
引起滚动表面产生剥落的主要机理有：
1、由于金属和金属接触，产生的表面应力；
2、由于滚动表面的微小裂纹、划痕、加工刀痕、粗糙凸峰等造成的应力集中；
3、由于润滑中的微粒（油污）造成的表面损伤；
4、由于滚动表面的金属锈斑，造成应力集中；
5、由于材料中的拉应力造成表面损伤。
从上述机理可以看出，轧机轴承的充分润滑对提高轴承使用寿命是很重要的。
（五）密合度对轴承寿命的影响
吻合度是指垂直于滚动方向的滚动体曲率半径与滚道曲率半径之比。轴承的承载能力很大程度上取决于滚动体与滚道的吻合度。
（六）、影响轧机轴承使用寿命的因素
影响轧机轴承使用寿命的因素很多，它们相互作用，互相影响且错综复杂，其中有许多因素还很难用定量的表示方法来显示与轴承使用寿命的直接关系。把这些影响因素分为与轴承本身有关的和轴承使用有关的两大类，如下所述：
1、与轴承本身有关的
（1）、设计：滚动体直径、滚动体数量、套圈壁厚、滚动接触有效长度、密合度、滚道接触面凸度形状及尺寸。
（2）、材料：化学成份、氧化夹杂物、气体、裂纹等诸因素。
（3）、制造：零件硬度、金相组织、轴承工作表面烧伤、磕碰划伤、
轴
承工作表面粗糙度、轴承工作表面母线形状、套圈壁厚差、零件分组差、滚子引导面精度、轴承游隙、零件裂纹、轴承清洁度、残磁、零件工作表层残留应力等。
2、与轴承使用有关的
（1）、轧钢机辊系设计：轴承选型（类型、尺寸、负荷、游隙、精度
等），
轴承配合、轴承箱强度、相关零件的形位精度、轴承受力状态、可靠的锁紧、轧辊挠曲变形及轧辊热伸长的解决、可靠的密封和润滑等。
（2）、|装配：轧辊和轴承箱等相关零件的尺寸和形位精度、装配工具 的正确选用和使用、辊颈及箱孔的磨损与变形、热装温度、装配零件及轴承的清洁、磕碰、轴承锈蚀、各相关零件的正确装配位置、装配游隙、预负荷大小、润滑剂选择、润滑剂填充量、润滑剂污染等。
（3）、轧钢：传动是否平稳、有无引起偏载、力偶矩、冲击大的不正 确装配及调整（如窜辊、调整不对中等）、轧制负荷大小、冲击负荷大小及频次、轧机转速、孔型位置分布、轧制温度等。
二、轧机轴承的失效分析
（一）、轧机轴承失效统计
轧机轴承在使用过程中由于本身质量和外部使用条件的原因，使轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时，就称为轴承损坏或失效。轧机轴承的过早损坏除了轴承设计、制造和材料的本身因素外，大部分是由于使用不当造成的。例如轴承选型不合适、支撑设计不合理、安装不正确、轧机窜辊、超载负荷、润滑不当、密封不好等外部使用因素造成的。
下面是北京北轴轴承有限公司（原北京轴承厂）近二十年的轧机轴承现场服务及失效分析统计的轧机轴承失效形式及损坏原因统计：
轧机轴承失效形式各占比例统计表：
轧机轴承损坏原因各占比例统计表：
（二）、轧机轴承的主要失效形式和原因
轧机轴承的失效情况及其原因是十分复杂的，往往失效的轴承会有一种或多种失效现象，而引起这些失效现象的原因可以是一个，也可以是许多个，其相互界限是很难划清的。下面就常遇到的轧机轴承失效形式和原因作一简单介绍。
1、工作表面的疲劳剥落
滚动体和套圈滚道表面在接触应力的反复作用下，表面金属呈片状剥落下来的现象称为疲劳剥落，又称为点蚀。这种剥落开始很细小，然后出现凹坑并逐渐扩大，最后呈大面积片状剥落。
前面已经叙述了轧机轴承疲劳剥落的产生机理、疲劳寿命的计算方法
以及影响轧机轴承使用寿命的因素等。现就轧机轴承疲劳剥落的原因给以综合分析。
（1）、材料的纯洁度差。非金属夹杂物过多，破坏了钢的组织连续性，在交变应力的循环作用下，夹杂物附近易产生应力集中，造成材料的强度弱点，成为疲劳剥落的发源地。特别是脆性夹杂物（如氧化铝等）危害最大。
（2）、热处理质量差。金相组织不合格，组织不致密不均匀，脱碳层过深，有硬度软点，内应力过大等，造成材料的强度弱点。
（3）、零件工作表面磨削烧伤，使表面组织发生变化，硬度降低、强度下降。
（4）、零件工作表面粗糙度不合格，使接触表面应力增大，并不利于润滑油膜的形成，加速表面疲劳剥落。
（5）、零件工作表面母线形状呈凹形，有磕碰划伤等，引起局部应力过大，形成疲劳源。
（6）、轴承密封不好，有污物浸入，或轴承本身不清洁，使轴承工作表面有杂物（如灰尘、铁屑、氧化皮等），破坏润滑油膜并造成应力集中点，形成疲劳剥落源。
（7）、润滑不良，工作表面形成不了润滑油膜，使金属与金属直接接触。例如：选脂不当、缺脂等。
（8）、轴承过载。剧烈的冲击负荷及交变负荷，使轴承工作表面接触应力过大，超过材料的强度极限。例如，冷钢轧制、前道坯料尺寸过大、传动不平衡、异常负荷造成局部过载等。
（9）、轴承游隙太大，造成轴承承载负荷包角减小，使滚动体及套圈单位面积的负荷增大。
（10）、配合间隙过大，使支承轴承负荷包角的有效角度减小，致使套圈局部滚道承受重载，而过早疲劳。
（11）、轴承箱刚性差，轴承没有良好的刚性支承，轴承外圈随轴承箱孔反复变化，使负荷区材料过早疲劳。
（12）、配合表面的精度差（尺寸公差、形位公差及表面粗糙度）、或变形或有毛刺、磕碰伤、污物等高点形成，造成轴承载荷分布不均匀，形成集中负荷高应力区。
（13）、轴承外组件分组差不好或混套装配，轧机压下中心偏离轴承中心，使轴承载荷分布不均匀。
（14）、轧机辊系装配及轧机调整有问题，（如轴承箱及机架的定位支承尺寸相互差不好，调整垫片不平行、两轴承箱内轴承旋转中心不同轴，两轧辊旋转轴心线不平行，轧辊交叉造成窜辊，轴承内、外圈轴线有偏斜，轴承箱与机架窗口装配间隙过大，力偶矩过大，抗轧辊挠曲变形的调心装置没有或不可靠等等），使轴承承受偏载，产生边缘负荷，造成局部应力集中，材料过早产生疲劳。
（15）、轴承工作表面有锈蚀，产生疲劳源。
在轧机轴承使用中，由于内圈是旋转负荷，处圈是静止负荷，加之轴承箱的弹性变形等原因，往往是外圈先发生疲劳剥落，又由于产生边缘负荷的可能性多，加之靠近密封部位的滚道表面受污染和缺脂的可能性，所以整套轴承的两外侧滚道发生疲劳剥落的最多。目前轧机轴承的失效绝大多数是非正常疲劳剥落损坏，经大量的轧机轴承失效分析证明；造成的主要原因是：轴承过载，边缘负荷或局部负荷过大、轴承润滑不好。
2、套圈碎裂
轧机轴承套圈碎裂可分为疲劳碎裂、过载碎裂、缺陷碎裂和装配碎裂四种情况。
（1）、疲劳碎裂。套圈的局部区域，由于超过材料疲劳极限的弯曲交变应力反复作用而产生的裂纹。材料疲劳剥落的后期阶段损坏就是疲劳碎裂。
造成的原因见上述工作表面疲劳剥落原因。
（2）、过载碎裂。由于轴承过载超过轴承材料的强度极限，造成套圈瞬时碎裂。
A 、轧制负荷或冲击负荷过大。轧制工艺不合理，冷钢轧制，轴承选型偏小，轧机装配和调整有问题，造成异常负荷或局部负荷过大等。
B 、冲击负荷过大。轴承工作游隙过大，轴承配合间隙过大，定位锁紧不到位，传动不平稳，使轴承工作时承受剧烈的振动冲击负荷。
（3）、缺陷碎裂。由于轴承本身的质量缺陷而产生的碎裂。
A 、原材料内部缺陷。裂纹、缩孔、气泡、夹杂等。
B 、锻造裂纹、夹皮、过烧缺陷等。
C 、热处理质量缺陷。加热温度过高，保温时间不够，退火组织不合格，冷却速度不够，回火不充分，残留奥氏体量过多，应力过大，硬度偏高等。
D、车加工引起的应力集中。倒角过渡不良，油槽处有尖角、砂轮越程槽不规范（有尖角或位置不好），车削纹过深等。
E 、磨加工缺陷。磨削烧伤，磨削应力过大，磨削裂纹等。
F 、零件工作表面及配合表面有磕碰、划伤。
G 、滚道宽度与滚子间隙过大，导致滚子打横，使挡边（或滚子）啃伤、碎裂。
（4）、装配碎裂。轴承由于安装、拆卸不当和安装不可靠造成套圈的碎裂。
A、不合理的装卸。使用工具不合理，装卸时轴承受力过大等。
B 、配合不当。配合过盈量过大，使套圈内应力超过材料强裂极限。
C、装配质量差，引起局部负荷过大。零配件装配精度不合格（尺寸公差、形位公差、表面粗糙度）；轴承工作表面及配合表面有硬污物和缺陷，引起高点支承受力。
D、热裂。轴承有“爬动”或端面滑动磨擦等引起轴承发热、烧粘，而造成的热裂。
3、滚动体碎裂
滚动体碎裂也可分为疲劳碎裂、过载碎裂、缺陷碎裂和装配碎裂四种情况。
（1）、疲劳碎裂。同套圈碎裂。
（2）、过载碎裂。同套圈碎裂。
（3）、缺陷碎裂。同套圈碎裂。
（4）、装配碎裂。由于轴承安装不当，使滚动体受力过大或受力不合理，造成滚子的碎裂。
A 、轴承安装游隙过小，滚子承受挤压力过大。
B 、轴承工作游隙过大，使滚子承载数量减少，造成单粒滚子受力过大。
C 、边缘负荷的存在，使轴承产生轴向分力，造成滚子端面挡边发生磨损、崩裂。
D、轴承工作表面有硬物，使滚子受载过大。轴承本身装配不清洁（有铁屑、砂轮末、砂粒等），润滑脂中有硬物等。
4、保持架碎裂和磨损
（1）、原材料缺陷。成分不合格，杂质多，组织疏松，气孔，机械性能不合格。
（2）、在加工和安装过程中造成保持架变形。
（3）、保持架设计不合理（例如：结构形式、间隙确定等）或加工不合格，使保持架受力状态不好。
（4）、缺乏润滑，污染严重。
（5）、滚子打横、碎裂、异物浸入等到造成轴承止转现象，使保持架断齿。
（6）、轧机的转速突变及转动不平稳，使保持架冲击负荷过大。
（7）、保持架材料选择不合理，机械性能不能满足使用条件。
5、磨损
轴承的滚动表面和滑动表面都有可能发行磨损。轧机轴承的磨损一般有磨粒磨损、粘结磨损、蠕动磨损、腐蚀磨损和强度磨损。这些磨损可能是单独发生，也可能是混夹发生。
（1）、磨粒磨损。因异物硬质颗粒而产生的磨损。
A 、轴承本身不清洁或装配时有灰尘，砂粒等异物混入。
B 、密封不可靠，有异物颗粒浸入。
C 、润滑脂本身不清洁，有杂质污染。
（2）、粘结磨损。润滑不当，无润滑油膜形式，使金属表面直接接触，而产生磨损。
A 、选脂不当。
B 、润滑脂质量不合格或变质失效。
C 、润滑方式不适，缺润滑脂。
D 、轧制负荷过大或偏载严重。
E 、轴承工作温度过高或有异常高温等。
（3）、蠕动磨损。因配合面有“爬动”而产生的磨损。
A 、配合选择过松。
B 、配合面硬度较软或表面粗糙度差。
C 、轴向锁紧力不够，没有可靠的止转设计。
D 、轧制负荷及冲击负荷过大，转速过高等。
（4）、腐蚀磨损。因工作表面锈蚀，而产生的磨损。湿气、水份等浸蚀轴承工作表面（例如：密封不可靠，水浸入、存放时生锈）。
（5）、强度磨损。轴承材料强度不够，而产生磨损。例如：轴承零件硬度偏低等。
6、压痕
（1）、轴承装配时，内外圈倾斜，给其冲击后，滚道及滚子在轴向易产生压痕（划痕）。
（2）、轴承在静态下或低速下承受过大负荷或冲击负荷使滚动表面产生塑性变形。例如，轧机卡钢时。
（3）、外部异物浸入，产生压痕。氧化皮、砂粒等。
（4）、轴承零件硬度偏低。
7、轴承过热或烧粘
轧机轴承在正常运转时不应有烫手感觉，如轴承使用温度接近或超过100度，则说明轴承过热。温度过高就会使轴承变色（蓝色、紫色、黑色）。烧损或烧粘。使轧机轴承产生过热或烧粘的原因很多，例如轴承本身、润滑和密封，轧机转速、轴承载荷、轴承安装、轧机调整、轧机传动等等方面的因素。
前面所述的轧机轴承失效的原因和结果，都会引起轧机轴承过热或烧粘。以下几点也是轧机轴承产生过热或烧粘的重要原因。
（1）、辊系密封部件相蹭。
（2）、轧机转动不平稳。
（3）、任何使轧机轴承运转产生别劲（受力不合理）的因素。例如轴承安装、轧机安装调整不合理，相关零配件精度差或变形等。
（4）、轧机辊系中固定端和自由端功能没分清，使轧辊热伸胀没有活动量。
三、降低轧机轴承消耗的途径
通过上述轧机轴承使用寿命介绍与轧机轴承失效形式及原因分析，可以清楚的找到降低轧机轴承消耗的途径。
（一）、做好轧机轴承使数据统计
做好轧机轴承使用及损坏数据统计，找出轧机轴承损坏的规律共性的问题，以便准确具体提出轧机轴承降耗措施。可以从以下几个方面进行记录：
1、轧钢机设计及精度情况；
2、轧制产品及工艺变化执行情况；
3、润滑及密封的润滑效果情况；
4、轧机调整及传动等现场情况；
5、轴承装配零配件精度、装拆条件等现场情况；
6、轴承损坏形式及装机部位等情况
（二）、轴承各零件强度要相匹配
在保证轴承箱强度（即轧机轴承良好的刚性支承）情况下，尽量选用载荷能力大的轧机轴承。另外还应根据应用工况条件优化设计轧机轴承各零件尺寸，以确保轧机轴承各零件强度相当，使轴承使用寿命最大化。例如，轴承箱磨损变形大、轴承外圈碎裂多的现场，就可以将轴承外圈壁厚加厚滚子直径减小，增强外圈强度，以达到轴承寿命最长。
（三）、采用高质量轴承材料
由于非金属夹杂物的存在，特别是氧化物夹杂，造成轴承材料的强度弱点，引起应力集中，使轴承过早疲劳损坏。所以，可采用真空脱气或电渣重熔轴承钢，虽说轴承单价高了，但轴承损坏少了，轧钢机作业率提高了，综合成本应该是降低了。
（四）、轧机轴承精度、游隙及配合
1、轴承精度
主要是根据轴承零部件对旋转精度的要求以及对轴承寿命的要求来确定轴承精度等级。推荐的精度等级参考下表：
轧机轴承精度等级提高了，虽然轴承单套成本提高，但是带来了以下
优点：
（1）、轴承零件的内应力减少，使轴承零件尺寸稳定，减少零件裂纹因素，有利于轴承寿命提高。
（2）、轴承工作表面的粗糙度等级提高了（粗糙峰值减小），有利于轴承润滑油膜的形成与保护，使轴承疲劳寿命显著提高。
（3）、轴承配合表面的粗糙度等级提高了，使轴承配合更可靠，避免配合产生“爬动”，有利于轴承寿命的提高。
（4）、高速性更好，减少轴承发热，有利于轴承寿命提高。
（5）、综合轴承消耗降低，轧机作业率提高。
2、轴承游隙。
轴承能否正常工作轴承游隙是一个重要的技术参数，它直接影响到轴承的负荷分布、磨擦、温升、使用寿命等。由于轧机轴承的工况条件比较恶劣，要考虑其轧制负荷、转速、润滑、温升、配合过盈量、旋转精度等，原则是在工况条件允许的情况下，轴承游隙越小越有利于提高轧机轴承使用寿命。一般情况下轧钢机多选用C 3或C 4组标准游隙，参考下表选用：
在轧轴承的使用过程中，可发根据轴承损坏的情况来判断轴承游隙是否合适。
（1）、轴承烧毁，如果不是因为“辊爬”、相关零件相蹭和润滑不良
而引起轴承过热，则可以认为轧机轴承工作游隙过小造成；
（2）、轴承套圈和滚子碎裂，如果不是原材料、轴承质量、冲击负荷过大及安装不良等原因，就可以认为是轧机轴承工作游隙过大，使轴承负荷包角过小（理想负荷包角是120度--150度），造成材料单位面积应变压力大，滚子负荷大引起的。
另外，使用不同厂家的轧机轴承互换使用时，一定要注意轧机轴承游隙的选配标准是否一样（也就是轴承外组件内圆尺寸及公差是否一致），内圈滚道尺寸及公差值是否一样、游隙是否一样，否则轴承不能互换。
3、轴承配合
合理可靠的配合精度也是轧机轴承能够正常使用的前提条件。轧钢机辊系中四列圆柱滚子轴承的内圈是承受圆周径向载荷，因此必需要与辊颈过盈配合，外圈是支承集中载荷母需与箱孔过盈配合；配套轴承由于只承受轴向载荷和轴向定位作用，且要求装卸方便，故轴承内圈与辊颈用间隙配合，外圈不能承受径向力，与箱孔为大间隙配合。
具体配合可参考下表：
d --轴承内径, D--轴承外径, d 1--轴套内径
为了保证轴承的配合精度和可靠性, 对辊颈、箱孔及相关零件的配合表面及端面要提出必要的形位精度及粗糙度精度。具体可参考GB/T275-93《滚动轴承与轴和外壳的配合》标准。
（五）、改进热处理工艺
轧机轴承套圈在轧制过程中承受着巨大的交变应力和冲击负荷，特别是轧制合金钢时，轴承圈套产生脆性疲劳断裂的很多。因此，轧机轴承设计制造不应只追求最高的接触疲劳寿命，还应考虑轧机轴承套圈的韧性强度，可适当提高套圈回火温度到200度以上，使其硬度降为HRC58-60左右；但更为有效的办法是采用下贝氏体（B 下）等温淬火工艺，以获得一定量的下贝氏体（B 下）/马氏体（M ）复合组织，从而得到最佳强韧性配合
（六）、在轧机轴承制造过程还应该从以下几方面注意改进。
1、 改进磨削工艺，防止和消除磨削烧伤和裂纹，使用探伤机检查零件 裂纹，从而减少断裂失效的裂纹源。
2、用超精研机加工轴承工作表面，提高工作表面粗糙度精度，使其表面为压应力状态，以利提高轴承接触疲劳寿命。
3、加强现场管理，避免工作表面磕碰划伤，减少疲劳损坏应力源。
4、轴承工作表面形状母线只许凸起，不允许凹形，滚动体最好采用全凸度（或半凸度）滚子，以利避免或减少边缘负荷，提高轴承使用寿命。
5、精确控制滚道宽度尺寸，确保滚动体正确引导。
6、精确控制套圈及滚子分组，确保轴承外组圆尺寸相互差及轴承游隙一致，保证四列滚子同时受力。
7、轴承零件残磁及轴承清洁度要符合行业标准要求，以避免污物引起疲劳剥落损坏。
（七）、轧机轴承的润滑与密封
轧机轴承工作性能能否得以有效利用，相当大的程度取决于润滑情况，润滑剂被称为“轴承的第五大零部件”。轧机轴承的损坏原因40%以上是润滑不良造成的，所以要降低轧机轴承消耗，就必须选用适宜于使用条件的润滑方法和优质润滑剂，还要设计安装防止水和氧化皮等异物侵入的可靠密封装置。
1、现大多厂家是使用简便易行的脂润滑方式润滑，如有能采取油气润滑技术，可以使轧机轴承处于比较理想的润滑条件下工作，会大幅度降低轴承消耗。
2、润滑脂
应根据轧机轴承工作温度、转速、轧制力以及密封防水性能、冲击震动大小、供脂方法等情况选择适宜的润滑脂。要选用耐高温、粘度强、极压性能好以及抗水淋性能高的正规厂家的润滑脂，虽说高性能的润滑脂采购成本高，但是用量少了，轴承寿命长，总的综合成本是降低了。另外润滑脂的填充量一定要适量并填充到位，不同牌号的润滑脂不能混用，使轧机轴承工作表面始终处于油膜正常状态。
3、密封装置
由于轧机轴承密封问题，轴承损坏最多的是靠近辊身侧的部位，轴 承经常是因为润滑脂污染、流失，使零件工作表面磨损、剥落甚至碎裂，特别是冷带轧机的乳化液渗入，使润滑脂失效更快。
现轧机辊系可靠的密封形式很多，如图示。但是大都装配麻烦，成本高。目前国内应用比较多的是以径向间隙迷宫配以轴向接触“RBR 轧机轴承专用密封环”形式，如图示。还有一种也是近年开发应用比较成熟的最简单的有效快速密封圈“RBS 型快速密封副”，它可以使轧机不用做任何改动，不影响换辊操作，安装后立刻改善密封效果，如图示。
（八）、轧钢机设计与安装
1、轧钢机辊系轴承配置
轧钢机辊系轴承的配置是否合理，是轧机能否满足轧钢现场要求及轧机轴承正常使用的前提。目前轧辊轴承主要有三大类型，即双列球面滚子轴承、四列圆锥滚子轴承和四列圆柱滚子轴承，在轧辊轴承选用时，应根据轧钢机的类型及其工作特性，再结合轧辊轴承的特点和国内技术现状来确定。在轧钢机日益向高速度、高负荷、高精度、高可靠性方向发展的今天，使用四列圆柱滚子轴承配装止推轴承的越来越多，此配置主要有以下
优点：
（1）、在剖面尺寸相同情况下，它的径向承载能力最大，即对一定的辊体直径来说，它能容纳最大的辊颈直径。
（2）、径向负荷与轴向负荷分别由两种轴承承担，各自发挥其特性，可适应更高的轧制速度。
（3）、由止推轴承单独控制轴向窜动，可得到比双列球面滚子轴承和四列圆锥滚子轴承更小的轴向间隙，在利于型材及线材精度的提高。
（4）、轴承精度易于提高和保证，使其可靠性更高，能够轧制更高精度的产品。
（5）轴承内、外圈可分离互换，使轧辊安装、拆卸更方便。
（6）、轴承内圈与辊颈紧配合，避免了“爬动”烧轴承现象。
（7）、维修、检查容易。
（8）、轴承使用综合成本低。
轧钢机辊系轴承的配置有多种形式，如图所示。在具体选择时应根据轧机本身要求，并结合轧机轴承寿命、辊系成本、安装调整要求等综合选择。
2、轧钢机设计与安装有关的技术要求。
（1）、轴承箱必须有自动调心装置，以避免因加工误差、安装误差和轧辊受力的挠曲变形使轧辊中心线与轴承箱中心线不重合，而造成的轴承受力不均匀或边缘负荷，使轴承寿命急剧降低。
（2）、应尽可能使轧机压下中心线与径向受力轴承中心线重合，以保证轴承各列滚子受力均匀。
（3）、轧机辊系中应有固定端与自由端的区别，有可靠实现各端功能的设计，且方向一致，以保证轧辊伸缩有量并方向一致。否则轴承易坏，还不能保证轧材精度。
（4）、轴向锁紧及压紧装置要可靠，避免轴向窜动。
（5）、机架牌坊窗口衬板基面、导位横梁及压下定位基面都应与两轴承箱孔轴线平行，以避免轴承偏载。
（6）、轴承箱与机架牌坊的固定点，要与轴承座中心线重合或对称，以免产生力偶矩，使轴承偏载，见面示。
（7）、尽量减小轴承箱与机架牌坊中的配合间隙，以减缓传动不平稳或过钢时对轴承的冲击。
（8）、调整好衬板，避免或减小轧辊轴心线不平行产生产的夹角即交叉窜辊，以利减小轴向冲击负荷。
（9）、轧机平衡系统要稳定可靠，平衡力相一致，否则会产生轴承座歪斜或扭转，使轴承受力不均匀且冲击力增大。
（10）、对于带钢轧机的轧辊辊身要有高的圆柱度形状要求，否则也会使轧件与轧辊之间产生大的轴向分力，影响轴承寿命。
（11）、轴承箱要有足够的刚度要求，因轧机轴承的外圈壁厚很薄，它必须有一个有效的刚性支承才能承担繁重的轧制负荷。轴承箱的强度校核见图。轴承箱强度不够或轴承箱孔变形严重的都会使轴承外圈过早的疲劳碎裂。
（九）、轴承装配
1、 轴承精度和游隙要符合要求，轧辊和轴承箱及相关零配件的尺寸与 形位精度要符合要求，各装配部件要清洁、无凸起的磕碰伤。
2、使用正确的装配工具，热装温度不应超过120度，且受热均匀，不能击打轴承挡边内侧、滚子和保持器。
3、轴承套圈工艺缺口相对并安装在非负荷区内，还要经常变换外圈负荷区位置。
4、要用塞尺和百分表检查轴承装配是否安装到位可靠，轴向游隙是否符合要求，并要转动轴承箱无卡阻现象。
5、润滑脂要清洁，要填充到位，填充量要适中。
6、密封件要正确安装到位并及时更换失效密封件。
（十）、轧制过程中
1、传动要平稳，以利于减少轴承震动，有利于轴承润滑油膜的形成。
2、正确安装调整轧机，尽量减少引起偏载、力偶矩及冲击力大的因素。
3、严格执行轧制工艺，不允许有大料及过冷钢现象，以免轴承承受到过载而碎裂。
通过上述分析和介绍，相信各单位结合本厂实际己找到了降低轧机轴承消耗的途径。北京北轴轴承有限公司（原北京轴承厂）有着二十多年的轧机轴承无忧运转的经验，与我们合作肯定会使您的轧机轴承真正无忧运转并大幅度降低其消耗。
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原作者:养德友 北京北轴轴承有限公司（原北京轴承厂）
轧机轴承的使用寿命
目录
一、影响轧机轴承使用寿命的因素
（一）、基本额定寿命
（二）、径向基本额定动负荷
（三）、修正额定寿命
（四）、油膜润滑参数
（五）、密合度（待整理）
（六）、影响轧机轴承使用寿命的因素
二、轧机轴承的失效分析
（一）、轧机轴承失效统计
（二）、轧机轴承的主要失效形式和原因
三、降低轧机轴承消耗的途径
（一）、做好轧机轴承使数据统计
（二）、轴承各零件强度要相匹配
（三）、采用高质量轴承材料
（四）、轧机轴承精度、游隙及配合
（五）、改进热处理工艺
（六）、在轧机轴承制造过程还应该从以下几方面注意改进。
（七）、轧机轴承的润滑与密封
（八）、轧钢机设计与安装
（九）、轴承装配
（十）、轧制过程中
摘要：通过介绍轧机轴承的寿命计算和轧机轴承使用寿命的影响因素，以及轧机轴承失效分析的多年实践经验，进而提出了降低轧机轴承消耗的途径。
关健词：轧机轴承、负荷、使用寿命、工作表面、轴承失效、油膜、润滑、密封、过载、偏载、窜辊、装配、精度、密合度、失效分析。
为了增强轧钢产品的市场竞争力，轧钢厂对轧机轴承的消耗成本及轧钢机作业率都提出了更高的要求；为什么轧制同样的产品，而不同的轧机不同的轴承或同样的轧机同样的轴承或不同的现场使用条件，轧机轴承的使用寿命差距很大，各单位的吨钢轧机轴承消耗及因轴承问题影响的轧钢机作业率有很大的不同。下面就如何降低轧机轴承消耗，从轧机轴承本身及应用等多方面给予分析提示。
一、 影响轧机轴承使用寿命的因素
从下面的几个基本概念及计算公式中，可以看出影响轧机轴承寿命的 因素及变量关系。
（一）、基本额定寿命
基本额定寿命：是指单个轴承或一组在相同条件下运转的近于相同的 轴承，其可靠性为90%时的寿命。
L 10 =（C/P）ε
式中：L 10——基本额定寿命 百万转
C ——基本额定动负荷 牛顿N
P ——当量负荷 牛顿N
ε——寿命指数 （球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3）
对于转速恒定的轴承寿命用工作时数表示为：
L10h =（C/P）×10ε6/60n
式中：L 10h ——基本额定寿命 小时h
n——轴承工作转速 转/分钟 r/min
由式中可以看出，轴承基本额定负荷越大及轴承转速越低，轴承基本额定寿命就越长。基本额定动负荷与基本额定静负荷，当转速足够低时，计算时，选择额定静负荷数值；
（二）、径向基本额定动负荷（轴承样本中给出）
径向基本额定动负荷：系指一个轴承假想能承受一个大小和方向恒定的径向负荷，在这一负荷作用下轴承基本额定寿命为一百万转。 向心滚子轴承的基本额定动负荷计算公式：
Cr=fc（iLwecos α） ×Ζ7/93/4 ×Dwe 29/27 式中，Cr ——径向基本额定动负荷 牛顿 N
fc ——与轴承零件几何形式、制造精度和所使用的材料而定的参数。（是在负荷作用下滚子与滚道接触材料应力均匀分布情况的值） i ——轴承中滚动体的列数
α——轴承公称接触角 度
Lwe ——滚动体有效长度 毫米 mm
Dwe ——滚动体直径 毫米 mm
Ζ——每列滚动体数目
由式中可见，轴承滚动体的直径、有效长度、粒数、列数及工作接触面材料应力情况等对其额定动负荷有着直接的影响，其中在负荷作用下材料应力分布均匀性影响最大，其二是滚子直径影响，第三是滚子有效长度及滚子粒数的影响。
（三）、修正额定寿命
轴承基本额定寿命L 10是在一定的假定条件下确定的，随着各机械对轴承可靠性的要求不断提高，高质量轴承材料的采用和弹性流体动压润滑技术的发展，仍沿用原定义确定轴承的额定寿命已深感不足。为此，GB6391-86标准提出了修正额定寿命。
可靠性为（100－n ）%时非常规材料特性和运转条件下的修正额定寿命为：
Lna=a1 a2 a3 L10
式中：Lna ——修正额定寿命（百万转）
a 1——可靠性不等于90%的寿命修正系数；
a 2 ——非常规材料性质的寿命正系数；
a 3——非常规运转条件的寿命修正系数；
1、对可靠性的寿命修正系数a 1
一般情况下，大多以90%的可靠性来评定轴承的疲劳寿命。当对轴承可靠性要求更高时，a 1按下表取值。
2、对材料的寿命修正系数a 2
a 2系数用于反映轴承材料的成份、夹杂物、组织、硬度等特性对轴承寿命的综合影响。
对于常规材料（优质淬硬钢），取a 2=1；
通过特殊冶炼（如真空脱气、电渣重熔等）方法制造的轴承钢，钢中的夹杂物含量特别少时，取a 2＞1，一般取值范围为1～3。
还应考虑轴承制造技术对材料性能的影响。如淬回火组织变化、硬度
降低、烧伤、锈蚀等导致寿命减小，则a 2＜1。
3、对运转条件的寿命修正系数a 3
运转条件包括：润滑、转速、温度、游隙、负荷分布（边缘负荷、轴和箱孔变形、中心线不对中等）、密封等状况。
正常运转条件，即轴承安装正确、润滑充分、密封可靠、不受极端温度、不受极端负荷等。取a 3=1。
当润滑条件特别优越时，足以在滚动接触表面形成弹性流体动压油膜，取a 3＞1。
当润滑不充分时，取a 3＜1。
如果润滑不充分，不能以材料的优质来补偿，即当
取a 2＞1。
a 3＜1时，一般不
(四) 、油膜润滑参数
轴承的疲劳寿命是与轴承内弹性油膜厚度及滚动接触表面粗糙度的均方根的比值即油膜润滑参数λ有关。油膜润滑参数λ表达式如下：
λ=hmin /（δ
式中：λ——油膜润滑参数
h min ——最小油膜厚度u m 12+δ21/2 2）
δ1、δ2——分别为两摩擦表面粗糙度的均方根值μm ，δ=1.25Ra。 当λ＜1时，油膜形成率几乎为0，属边界润滑；当1＜λ＜3时，摩擦副间同时存在着弹性流动动压润滑与边界润滑，产生流体润滑与粗糙峰接触两种效应，属于混合润滑状态；当λ＞3时，油膜形成率接近100%，属弹性流体动压润滑。
当λ＜3时，疲劳寿命随λ减小而降低，这是因为两接触表面没有合适的油膜；引起滚动表面的金属接触，表面应力增加，导致滚动表面剥落即表面源疲劳剥落。
当λ≥3时，滚动表面有合适的油膜，润滑处于理想状态，金属之间不接触，它将出现滚动表层下的剥落即内部源疲劳剥落，这时轴承材料的全部潜在寿命达到高值，是正常疲劳剥落。
大量的轧机轴承失效分析证明：轧机轴承使用中大都是边界润滑和混合润滑状态，轴承疲劳也都是表面疲劳先于表层下疲劳造成表面剥落，使轴承提前疲劳损坏。
引起滚动表面产生剥落的主要机理有：
1、由于金属和金属接触，产生的表面应力；
2、由于滚动表面的微小裂纹、划痕、加工刀痕、粗糙凸峰等造成的应力集中；
3、由于润滑中的微粒（油污）造成的表面损伤；
4、由于滚动表面的金属锈斑，造成应力集中；
5、由于材料中的拉应力造成表面损伤。
从上述机理可以看出，轧机轴承的充分润滑对提高轴承使用寿命是很重要的。
（五）密合度对轴承寿命的影响
吻合度是指垂直于滚动方向的滚动体曲率半径与滚道曲率半径之比。轴承的承载能力很大程度上取决于滚动体与滚道的吻合度。
（六）、影响轧机轴承使用寿命的因素
影响轧机轴承使用寿命的因素很多，它们相互作用，互相影响且错综复杂，其中有许多因素还很难用定量的表示方法来显示与轴承使用寿命的直接关系。把这些影响因素分为与轴承本身有关的和轴承使用有关的两大类，如下所述：
1、与轴承本身有关的
（1）、设计：滚动体直径、滚动体数量、套圈壁厚、滚动接触有效长度、密合度、滚道接触面凸度形状及尺寸。
（2）、材料：化学成份、氧化夹杂物、气体、裂纹等诸因素。
（3）、制造：零件硬度、金相组织、轴承工作表面烧伤、磕碰划伤、
轴
承工作表面粗糙度、轴承工作表面母线形状、套圈壁厚差、零件分组差、滚子引导面精度、轴承游隙、零件裂纹、轴承清洁度、残磁、零件工作表层残留应力等。
2、与轴承使用有关的
（1）、轧钢机辊系设计：轴承选型（类型、尺寸、负荷、游隙、精度
等），
轴承配合、轴承箱强度、相关零件的形位精度、轴承受力状态、可靠的锁紧、轧辊挠曲变形及轧辊热伸长的解决、可靠的密封和润滑等。
（2）、|装配：轧辊和轴承箱等相关零件的尺寸和形位精度、装配工具 的正确选用和使用、辊颈及箱孔的磨损与变形、热装温度、装配零件及轴承的清洁、磕碰、轴承锈蚀、各相关零件的正确装配位置、装配游隙、预负荷大小、润滑剂选择、润滑剂填充量、润滑剂污染等。
（3）、轧钢：传动是否平稳、有无引起偏载、力偶矩、冲击大的不正 确装配及调整（如窜辊、调整不对中等）、轧制负荷大小、冲击负荷大小及频次、轧机转速、孔型位置分布、轧制温度等。
二、轧机轴承的失效分析
（一）、轧机轴承失效统计
轧机轴承在使用过程中由于本身质量和外部使用条件的原因，使轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时，就称为轴承损坏或失效。轧机轴承的过早损坏除了轴承设计、制造和材料的本身因素外，大部分是由于使用不当造成的。例如轴承选型不合适、支撑设计不合理、安装不正确、轧机窜辊、超载负荷、润滑不当、密封不好等外部使用因素造成的。
下面是北京北轴轴承有限公司（原北京轴承厂）近二十年的轧机轴承现场服务及失效分析统计的轧机轴承失效形式及损坏原因统计：
轧机轴承失效形式各占比例统计表：
轧机轴承损坏原因各占比例统计表：
（二）、轧机轴承的主要失效形式和原因
轧机轴承的失效情况及其原因是十分复杂的，往往失效的轴承会有一种或多种失效现象，而引起这些失效现象的原因可以是一个，也可以是许多个，其相互界限是很难划清的。下面就常遇到的轧机轴承失效形式和原因作一简单介绍。
1、工作表面的疲劳剥落
滚动体和套圈滚道表面在接触应力的反复作用下，表面金属呈片状剥落下来的现象称为疲劳剥落，又称为点蚀。这种剥落开始很细小，然后出现凹坑并逐渐扩大，最后呈大面积片状剥落。
前面已经叙述了轧机轴承疲劳剥落的产生机理、疲劳寿命的计算方法
以及影响轧机轴承使用寿命的因素等。现就轧机轴承疲劳剥落的原因给以综合分析。
（1）、材料的纯洁度差。非金属夹杂物过多，破坏了钢的组织连续性，在交变应力的循环作用下，夹杂物附近易产生应力集中，造成材料的强度弱点，成为疲劳剥落的发源地。特别是脆性夹杂物（如氧化铝等）危害最大。
（2）、热处理质量差。金相组织不合格，组织不致密不均匀，脱碳层过深，有硬度软点，内应力过大等，造成材料的强度弱点。
（3）、零件工作表面磨削烧伤，使表面组织发生变化，硬度降低、强度下降。
（4）、零件工作表面粗糙度不合格，使接触表面应力增大，并不利于润滑油膜的形成，加速表面疲劳剥落。
（5）、零件工作表面母线形状呈凹形，有磕碰划伤等，引起局部应力过大，形成疲劳源。
（6）、轴承密封不好，有污物浸入，或轴承本身不清洁，使轴承工作表面有杂物（如灰尘、铁屑、氧化皮等），破坏润滑油膜并造成应力集中点，形成疲劳剥落源。
（7）、润滑不良，工作表面形成不了润滑油膜，使金属与金属直接接触。例如：选脂不当、缺脂等。
（8）、轴承过载。剧烈的冲击负荷及交变负荷，使轴承工作表面接触应力过大，超过材料的强度极限。例如，冷钢轧制、前道坯料尺寸过大、传动不平衡、异常负荷造成局部过载等。
（9）、轴承游隙太大，造成轴承承载负荷包角减小，使滚动体及套圈单位面积的负荷增大。
（10）、配合间隙过大，使支承轴承负荷包角的有效角度减小，致使套圈局部滚道承受重载，而过早疲劳。
（11）、轴承箱刚性差，轴承没有良好的刚性支承，轴承外圈随轴承箱孔反复变化，使负荷区材料过早疲劳。
（12）、配合表面的精度差（尺寸公差、形位公差及表面粗糙度）、或变形或有毛刺、磕碰伤、污物等高点形成，造成轴承载荷分布不均匀，形成集中负荷高应力区。
（13）、轴承外组件分组差不好或混套装配，轧机压下中心偏离轴承中心，使轴承载荷分布不均匀。
（14）、轧机辊系装配及轧机调整有问题，（如轴承箱及机架的定位支承尺寸相互差不好，调整垫片不平行、两轴承箱内轴承旋转中心不同轴，两轧辊旋转轴心线不平行，轧辊交叉造成窜辊，轴承内、外圈轴线有偏斜，轴承箱与机架窗口装配间隙过大，力偶矩过大，抗轧辊挠曲变形的调心装置没有或不可靠等等），使轴承承受偏载，产生边缘负荷，造成局部应力集中，材料过早产生疲劳。
（15）、轴承工作表面有锈蚀，产生疲劳源。
在轧机轴承使用中，由于内圈是旋转负荷，处圈是静止负荷，加之轴承箱的弹性变形等原因，往往是外圈先发生疲劳剥落，又由于产生边缘负荷的可能性多，加之靠近密封部位的滚道表面受污染和缺脂的可能性，所以整套轴承的两外侧滚道发生疲劳剥落的最多。目前轧机轴承的失效绝大多数是非正常疲劳剥落损坏，经大量的轧机轴承失效分析证明；造成的主要原因是：轴承过载，边缘负荷或局部负荷过大、轴承润滑不好。
2、套圈碎裂
轧机轴承套圈碎裂可分为疲劳碎裂、过载碎裂、缺陷碎裂和装配碎裂四种情况。
（1）、疲劳碎裂。套圈的局部区域，由于超过材料疲劳极限的弯曲交变应力反复作用而产生的裂纹。材料疲劳剥落的后期阶段损坏就是疲劳碎裂。
造成的原因见上述工作表面疲劳剥落原因。
（2）、过载碎裂。由于轴承过载超过轴承材料的强度极限，造成套圈瞬时碎裂。
A 、轧制负荷或冲击负荷过大。轧制工艺不合理，冷钢轧制，轴承选型偏小，轧机装配和调整有问题，造成异常负荷或局部负荷过大等。
B 、冲击负荷过大。轴承工作游隙过大，轴承配合间隙过大，定位锁紧不到位，传动不平稳，使轴承工作时承受剧烈的振动冲击负荷。
（3）、缺陷碎裂。由于轴承本身的质量缺陷而产生的碎裂。
A 、原材料内部缺陷。裂纹、缩孔、气泡、夹杂等。
B 、锻造裂纹、夹皮、过烧缺陷等。
C 、热处理质量缺陷。加热温度过高，保温时间不够，退火组织不合格，冷却速度不够，回火不充分，残留奥氏体量过多，应力过大，硬度偏高等。
D、车加工引起的应力集中。倒角过渡不良，油槽处有尖角、砂轮越程槽不规范（有尖角或位置不好），车削纹过深等。
E 、磨加工缺陷。磨削烧伤，磨削应力过大，磨削裂纹等。
F 、零件工作表面及配合表面有磕碰、划伤。
G 、滚道宽度与滚子间隙过大，导致滚子打横，使挡边（或滚子）啃伤、碎裂。
（4）、装配碎裂。轴承由于安装、拆卸不当和安装不可靠造成套圈的碎裂。
A、不合理的装卸。使用工具不合理，装卸时轴承受力过大等。
B 、配合不当。配合过盈量过大，使套圈内应力超过材料强裂极限。
C、装配质量差，引起局部负荷过大。零配件装配精度不合格（尺寸公差、形位公差、表面粗糙度）；轴承工作表面及配合表面有硬污物和缺陷，引起高点支承受力。
D、热裂。轴承有“爬动”或端面滑动磨擦等引起轴承发热、烧粘，而造成的热裂。
3、滚动体碎裂
滚动体碎裂也可分为疲劳碎裂、过载碎裂、缺陷碎裂和装配碎裂四种情况。
（1）、疲劳碎裂。同套圈碎裂。
（2）、过载碎裂。同套圈碎裂。
（3）、缺陷碎裂。同套圈碎裂。
（4）、装配碎裂。由于轴承安装不当，使滚动体受力过大或受力不合理，造成滚子的碎裂。
A 、轴承安装游隙过小，滚子承受挤压力过大。
B 、轴承工作游隙过大，使滚子承载数量减少，造成单粒滚子受力过大。
C 、边缘负荷的存在，使轴承产生轴向分力，造成滚子端面挡边发生磨损、崩裂。
D、轴承工作表面有硬物，使滚子受载过大。轴承本身装配不清洁（有铁屑、砂轮末、砂粒等），润滑脂中有硬物等。
4、保持架碎裂和磨损
（1）、原材料缺陷。成分不合格，杂质多，组织疏松，气孔，机械性能不合格。
（2）、在加工和安装过程中造成保持架变形。
（3）、保持架设计不合理（例如：结构形式、间隙确定等）或加工不合格，使保持架受力状态不好。
（4）、缺乏润滑，污染严重。
（5）、滚子打横、碎裂、异物浸入等到造成轴承止转现象，使保持架断齿。
（6）、轧机的转速突变及转动不平稳，使保持架冲击负荷过大。
（7）、保持架材料选择不合理，机械性能不能满足使用条件。
5、磨损
轴承的滚动表面和滑动表面都有可能发行磨损。轧机轴承的磨损一般有磨粒磨损、粘结磨损、蠕动磨损、腐蚀磨损和强度磨损。这些磨损可能是单独发生，也可能是混夹发生。
（1）、磨粒磨损。因异物硬质颗粒而产生的磨损。
A 、轴承本身不清洁或装配时有灰尘，砂粒等异物混入。
B 、密封不可靠，有异物颗粒浸入。
C 、润滑脂本身不清洁，有杂质污染。
（2）、粘结磨损。润滑不当，无润滑油膜形式，使金属表面直接接触，而产生磨损。
A 、选脂不当。
B 、润滑脂质量不合格或变质失效。
C 、润滑方式不适，缺润滑脂。
D 、轧制负荷过大或偏载严重。
E 、轴承工作温度过高或有异常高温等。
（3）、蠕动磨损。因配合面有“爬动”而产生的磨损。
A 、配合选择过松。
B 、配合面硬度较软或表面粗糙度差。
C 、轴向锁紧力不够，没有可靠的止转设计。
D 、轧制负荷及冲击负荷过大，转速过高等。
（4）、腐蚀磨损。因工作表面锈蚀，而产生的磨损。湿气、水份等浸蚀轴承工作表面（例如：密封不可靠，水浸入、存放时生锈）。
（5）、强度磨损。轴承材料强度不够，而产生磨损。例如：轴承零件硬度偏低等。
6、压痕
（1）、轴承装配时，内外圈倾斜，给其冲击后，滚道及滚子在轴向易产生压痕（划痕）。
（2）、轴承在静态下或低速下承受过大负荷或冲击负荷使滚动表面产生塑性变形。例如，轧机卡钢时。
（3）、外部异物浸入，产生压痕。氧化皮、砂粒等。
（4）、轴承零件硬度偏低。
7、轴承过热或烧粘
轧机轴承在正常运转时不应有烫手感觉，如轴承使用温度接近或超过100度，则说明轴承过热。温度过高就会使轴承变色（蓝色、紫色、黑色）。烧损或烧粘。使轧机轴承产生过热或烧粘的原因很多，例如轴承本身、润滑和密封，轧机转速、轴承载荷、轴承安装、轧机调整、轧机传动等等方面的因素。
前面所述的轧机轴承失效的原因和结果，都会引起轧机轴承过热或烧粘。以下几点也是轧机轴承产生过热或烧粘的重要原因。
（1）、辊系密封部件相蹭。
（2）、轧机转动不平稳。
（3）、任何使轧机轴承运转产生别劲（受力不合理）的因素。例如轴承安装、轧机安装调整不合理，相关零配件精度差或变形等。
（4）、轧机辊系中固定端和自由端功能没分清，使轧辊热伸胀没有活动量。
三、降低轧机轴承消耗的途径
通过上述轧机轴承使用寿命介绍与轧机轴承失效形式及原因分析，可以清楚的找到降低轧机轴承消耗的途径。
（一）、做好轧机轴承使数据统计
做好轧机轴承使用及损坏数据统计，找出轧机轴承损坏的规律共性的问题，以便准确具体提出轧机轴承降耗措施。可以从以下几个方面进行记录：
1、轧钢机设计及精度情况；
2、轧制产品及工艺变化执行情况；
3、润滑及密封的润滑效果情况；
4、轧机调整及传动等现场情况；
5、轴承装配零配件精度、装拆条件等现场情况；
6、轴承损坏形式及装机部位等情况
（二）、轴承各零件强度要相匹配
在保证轴承箱强度（即轧机轴承良好的刚性支承）情况下，尽量选用载荷能力大的轧机轴承。另外还应根据应用工况条件优化设计轧机轴承各零件尺寸，以确保轧机轴承各零件强度相当，使轴承使用寿命最大化。例如，轴承箱磨损变形大、轴承外圈碎裂多的现场，就可以将轴承外圈壁厚加厚滚子直径减小，增强外圈强度，以达到轴承寿命最长。
（三）、采用高质量轴承材料
由于非金属夹杂物的存在，特别是氧化物夹杂，造成轴承材料的强度弱点，引起应力集中，使轴承过早疲劳损坏。所以，可采用真空脱气或电渣重熔轴承钢，虽说轴承单价高了，但轴承损坏少了，轧钢机作业率提高了，综合成本应该是降低了。
（四）、轧机轴承精度、游隙及配合
1、轴承精度
主要是根据轴承零部件对旋转精度的要求以及对轴承寿命的要求来确定轴承精度等级。推荐的精度等级参考下表：
轧机轴承精度等级提高了，虽然轴承单套成本提高，但是带来了以下
优点：
（1）、轴承零件的内应力减少，使轴承零件尺寸稳定，减少零件裂纹因素，有利于轴承寿命提高。
（2）、轴承工作表面的粗糙度等级提高了（粗糙峰值减小），有利于轴承润滑油膜的形成与保护，使轴承疲劳寿命显著提高。
（3）、轴承配合表面的粗糙度等级提高了，使轴承配合更可靠，避免配合产生“爬动”，有利于轴承寿命的提高。
（4）、高速性更好，减少轴承发热，有利于轴承寿命提高。
（5）、综合轴承消耗降低，轧机作业率提高。
2、轴承游隙。
轴承能否正常工作轴承游隙是一个重要的技术参数，它直接影响到轴承的负荷分布、磨擦、温升、使用寿命等。由于轧机轴承的工况条件比较恶劣，要考虑其轧制负荷、转速、润滑、温升、配合过盈量、旋转精度等，原则是在工况条件允许的情况下，轴承游隙越小越有利于提高轧机轴承使用寿命。一般情况下轧钢机多选用C 3或C 4组标准游隙，参考下表选用：
在轧轴承的使用过程中，可发根据轴承损坏的情况来判断轴承游隙是否合适。
（1）、轴承烧毁，如果不是因为“辊爬”、相关零件相蹭和润滑不良
而引起轴承过热，则可以认为轧机轴承工作游隙过小造成；
（2）、轴承套圈和滚子碎裂，如果不是原材料、轴承质量、冲击负荷过大及安装不良等原因，就可以认为是轧机轴承工作游隙过大，使轴承负荷包角过小（理想负荷包角是120度--150度），造成材料单位面积应变压力大，滚子负荷大引起的。
另外，使用不同厂家的轧机轴承互换使用时，一定要注意轧机轴承游隙的选配标准是否一样（也就是轴承外组件内圆尺寸及公差是否一致），内圈滚道尺寸及公差值是否一样、游隙是否一样，否则轴承不能互换。
3、轴承配合
合理可靠的配合精度也是轧机轴承能够正常使用的前提条件。轧钢机辊系中四列圆柱滚子轴承的内圈是承受圆周径向载荷，因此必需要与辊颈过盈配合，外圈是支承集中载荷母需与箱孔过盈配合；配套轴承由于只承受轴向载荷和轴向定位作用，且要求装卸方便，故轴承内圈与辊颈用间隙配合，外圈不能承受径向力，与箱孔为大间隙配合。
具体配合可参考下表：
d --轴承内径, D--轴承外径, d 1--轴套内径
为了保证轴承的配合精度和可靠性, 对辊颈、箱孔及相关零件的配合表面及端面要提出必要的形位精度及粗糙度精度。具体可参考GB/T275-93《滚动轴承与轴和外壳的配合》标准。
（五）、改进热处理工艺
轧机轴承套圈在轧制过程中承受着巨大的交变应力和冲击负荷，特别是轧制合金钢时，轴承圈套产生脆性疲劳断裂的很多。因此，轧机轴承设计制造不应只追求最高的接触疲劳寿命，还应考虑轧机轴承套圈的韧性强度，可适当提高套圈回火温度到200度以上，使其硬度降为HRC58-60左右；但更为有效的办法是采用下贝氏体（B 下）等温淬火工艺，以获得一定量的下贝氏体（B 下）/马氏体（M ）复合组织，从而得到最佳强韧性配合
（六）、在轧机轴承制造过程还应该从以下几方面注意改进。
1、 改进磨削工艺，防止和消除磨削烧伤和裂纹，使用探伤机检查零件 裂纹，从而减少断裂失效的裂纹源。
2、用超精研机加工轴承工作表面，提高工作表面粗糙度精度，使其表面为压应力状态，以利提高轴承接触疲劳寿命。
3、加强现场管理，避免工作表面磕碰划伤，减少疲劳损坏应力源。
4、轴承工作表面形状母线只许凸起，不允许凹形，滚动体最好采用全凸度（或半凸度）滚子，以利避免或减少边缘负荷，提高轴承使用寿命。
5、精确控制滚道宽度尺寸，确保滚动体正确引导。
6、精确控制套圈及滚子分组，确保轴承外组圆尺寸相互差及轴承游隙一致，保证四列滚子同时受力。
7、轴承零件残磁及轴承清洁度要符合行业标准要求，以避免污物引起疲劳剥落损坏。
（七）、轧机轴承的润滑与密封
轧机轴承工作性能能否得以有效利用，相当大的程度取决于润滑情况，润滑剂被称为“轴承的第五大零部件”。轧机轴承的损坏原因40%以上是润滑不良造成的，所以要降低轧机轴承消耗，就必须选用适宜于使用条件的润滑方法和优质润滑剂，还要设计安装防止水和氧化皮等异物侵入的可靠密封装置。
1、现大多厂家是使用简便易行的脂润滑方式润滑，如有能采取油气润滑技术，可以使轧机轴承处于比较理想的润滑条件下工作，会大幅度降低轴承消耗。
2、润滑脂
应根据轧机轴承工作温度、转速、轧制力以及密封防水性能、冲击震动大小、供脂方法等情况选择适宜的润滑脂。要选用耐高温、粘度强、极压性能好以及抗水淋性能高的正规厂家的润滑脂，虽说高性能的润滑脂采购成本高，但是用量少了，轴承寿命长，总的综合成本是降低了。另外润滑脂的填充量一定要适量并填充到位，不同牌号的润滑脂不能混用，使轧机轴承工作表面始终处于油膜正常状态。
3、密封装置
由于轧机轴承密封问题，轴承损坏最多的是靠近辊身侧的部位，轴 承经常是因为润滑脂污染、流失，使零件工作表面磨损、剥落甚至碎裂，特别是冷带轧机的乳化液渗入，使润滑脂失效更快。
现轧机辊系可靠的密封形式很多，如图示。但是大都装配麻烦，成本高。目前国内应用比较多的是以径向间隙迷宫配以轴向接触“RBR 轧机轴承专用密封环”形式，如图示。还有一种也是近年开发应用比较成熟的最简单的有效快速密封圈“RBS 型快速密封副”，它可以使轧机不用做任何改动，不影响换辊操作，安装后立刻改善密封效果，如图示。
（八）、轧钢机设计与安装
1、轧钢机辊系轴承配置
轧钢机辊系轴承的配置是否合理，是轧机能否满足轧钢现场要求及轧机轴承正常使用的前提。目前轧辊轴承主要有三大类型，即双列球面滚子轴承、四列圆锥滚子轴承和四列圆柱滚子轴承，在轧辊轴承选用时，应根据轧钢机的类型及其工作特性，再结合轧辊轴承的特点和国内技术现状来确定。在轧钢机日益向高速度、高负荷、高精度、高可靠性方向发展的今天，使用四列圆柱滚子轴承配装止推轴承的越来越多，此配置主要有以下
优点：
（1）、在剖面尺寸相同情况下，它的径向承载能力最大，即对一定的辊体直径来说，它能容纳最大的辊颈直径。
（2）、径向负荷与轴向负荷分别由两种轴承承担，各自发挥其特性，可适应更高的轧制速度。
（3）、由止推轴承单独控制轴向窜动，可得到比双列球面滚子轴承和四列圆锥滚子轴承更小的轴向间隙，在利于型材及线材精度的提高。
（4）、轴承精度易于提高和保证，使其可靠性更高，能够轧制更高精度的产品。
（5）轴承内、外圈可分离互换，使轧辊安装、拆卸更方便。
（6）、轴承内圈与辊颈紧配合，避免了“爬动”烧轴承现象。
（7）、维修、检查容易。
（8）、轴承使用综合成本低。
轧钢机辊系轴承的配置有多种形式，如图所示。在具体选择时应根据轧机本身要求，并结合轧机轴承寿命、辊系成本、安装调整要求等综合选择。
2、轧钢机设计与安装有关的技术要求。
（1）、轴承箱必须有自动调心装置，以避免因加工误差、安装误差和轧辊受力的挠曲变形使轧辊中心线与轴承箱中心线不重合，而造成的轴承受力不均匀或边缘负荷，使轴承寿命急剧降低。
（2）、应尽可能使轧机压下中心线与径向受力轴承中心线重合，以保证轴承各列滚子受力均匀。
（3）、轧机辊系中应有固定端与自由端的区别，有可靠实现各端功能的设计，且方向一致，以保证轧辊伸缩有量并方向一致。否则轴承易坏，还不能保证轧材精度。
（4）、轴向锁紧及压紧装置要可靠，避免轴向窜动。
（5）、机架牌坊窗口衬板基面、导位横梁及压下定位基面都应与两轴承箱孔轴线平行，以避免轴承偏载。
（6）、轴承箱与机架牌坊的固定点，要与轴承座中心线重合或对称，以免产生力偶矩，使轴承偏载，见面示。
（7）、尽量减小轴承箱与机架牌坊中的配合间隙，以减缓传动不平稳或过钢时对轴承的冲击。
（8）、调整好衬板，避免或减小轧辊轴心线不平行产生产的夹角即交叉窜辊，以利减小轴向冲击负荷。
（9）、轧机平衡系统要稳定可靠，平衡力相一致，否则会产生轴承座歪斜或扭转，使轴承受力不均匀且冲击力增大。
（10）、对于带钢轧机的轧辊辊身要有高的圆柱度形状要求，否则也会使轧件与轧辊之间产生大的轴向分力，影响轴承寿命。
（11）、轴承箱要有足够的刚度要求，因轧机轴承的外圈壁厚很薄，它必须有一个有效的刚性支承才能承担繁重的轧制负荷。轴承箱的强度校核见图。轴承箱强度不够或轴承箱孔变形严重的都会使轴承外圈过早的疲劳碎裂。
（九）、轴承装配
1、 轴承精度和游隙要符合要求，轧辊和轴承箱及相关零配件的尺寸与 形位精度要符合要求，各装配部件要清洁、无凸起的磕碰伤。
2、使用正确的装配工具，热装温度不应超过120度，且受热均匀，不能击打轴承挡边内侧、滚子和保持器。
3、轴承套圈工艺缺口相对并安装在非负荷区内，还要经常变换外圈负荷区位置。
4、要用塞尺和百分表检查轴承装配是否安装到位可靠，轴向游隙是否符合要求，并要转动轴承箱无卡阻现象。
5、润滑脂要清洁，要填充到位，填充量要适中。
6、密封件要正确安装到位并及时更换失效密封件。
（十）、轧制过程中
1、传动要平稳，以利于减少轴承震动，有利于轴承润滑油膜的形成。
2、正确安装调整轧机，尽量减少引起偏载、力偶矩及冲击力大的因素。
3、严格执行轧制工艺，不允许有大料及过冷钢现象，以免轴承承受到过载而碎裂。
通过上述分析和介绍，相信各单位结合本厂实际己找到了降低轧机轴承消耗的途径。北京北轴轴承有限公司（原北京轴承厂）有着二十多年的轧机轴承无忧运转的经验，与我们合作肯定会使您的轧机轴承真正无忧运转并大幅度降低其消耗。
后续：很多一线珍贵资料需要完善。也需要更多专业人士一起完善，特例特讲。
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原作者:养德友 北京北轴轴承有限公司（原北京轴承厂）