從上述失效特征來看,軸承滾子出現了嚴重偏差,導致滾子端面、保持架凹穴、外圈護邊磨損,內圈疲勞剝落和高溫二次淬火現象。近年來,這類軸承經常會發生類似故障,具有外圈擋邊嚴重磨損、滾子端面嚴重磨損、內外滾道接觸疲勞剝落等故障特征。
當軸承高速運轉時,如果有任何微小的干涉或變化(如高溫引起的潤滑油碳粒),高速滾子會產生動態不穩定、擺動,結果會導致滾子端面和外圈護罩之間出現異?;瑒幽p,滾子的外表面也會在內圈滾道的表面上滑動。最終導致與之接觸的保持架凹穴內表面滑動或磨損,一系列的滑動和磨損將伴隨著溫度的升高,隨著時間的推移,磨損和溫升會增加,直到軸承失效。
導致輥子動態不穩定和側擺的主要因素如下,一是滾子精度,主要包括輥子直線段的直線度、圓弧斜率和倒角的對稱性、直徑差和長度差、輥子端面的平行差和垂直差、表面粗糙度等,二是套圈滾道的平直度,三是外圈護邊平行差,四是保持架袋孔精度,主要包括梁與邊梁的豎向差異、底部至保持架端壁厚度差異等,四是滾筒端面與外圈護罩之間的間隙,五是異物干擾。


如果軋輥精度不好,將直接影響軋輥在高速軋制條件下的動平衡,從而破壞軋輥的運行穩定性,在輥子動態失穩的早期階段,如果外圈防護罩的平行差、環形滾道和保持架孔的直線度等精度足夠高,將對輥子的動態失穩起到約束作用,從而使其保持在正常運行狀態。
否則,將增加輥子的動態不穩定性,當滾子和套圈的邊緣以非常高的轉速發生滑動摩擦時,摩擦熱也很高,此時,如果滾子端面與套圈輪緣之間的間隙過小,則難以形成潤滑油膜,冷卻效果將受到嚴重影響,最終導致滾子端面和套圈輪緣的高溫磨損。
否則,將增加輥子的動態不穩定性,當滾子和套圈的邊緣以非常高的轉速發生滑動摩擦時,摩擦熱也很高,此時,如果滾子端面與套圈輪緣之間的間隙過小,則難以形成潤滑油膜,冷卻效果將受到嚴重影響,最終導致滾子端面和套圈輪緣的高溫磨損。
通過輪廓儀對故障軸承套圈的滾道和滾子的直線度進行了測試,確認各部分的原始直線度符合要求,可以消除這一因素的影響,通過設計審查,發現輥子長度差要求低,弧形斜面為磨削表面,粗糙度和精度低,外圈保持邊緣的基準端面的平行差也要求較低,這些因素應該是影響軸承滾子高速旋轉時動態穩定性的主要因素。


根據故障原因分析結果,以下技術改進措施可以有效改善遇到的問題,一是外圈護邊與基準端面的平行差從5m增加到3m,二是將每組輥子的長度差從8m增加到4m,直徑差從0.7131增加到0.5m,三是增加保持架袋孔底部保持架端壁厚度差的要求(不超過0.05mm),四是增加輥子兩側弧形斜面的超精加工要求,五是增加測量滾筒端面與外圈護罩間隙的要求。
這些改進措施有效地提高了輥子高速旋轉時的動態穩定性,大大提高了后期生產中軸承的質量,從而提高了軸承的壽命和可靠性,保證了主機的安全。

