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作者：方 民
（铁姆肯公司应用工程与技术培训主管）
（铁姆肯公司应用工程与技术培训主管）
一、引言
轧机被公认为最具挑战、最苛刻的轴承应用场合。在众多轧机关键部位，轴承都会处于重负载、冲击载荷、高低转速、高温以及高污染的运行环境。轧机设备中的轧辊颈轴承，可以说是轧机的心脏，正是由于这种苛刻的运行环境导致了对高性能轴承的需求。只有高性能的轴承才能确保轧机在极端恶劣的环境下也能最大限度地连续运转，从而减少停机时间帮助客户降低成本创造价值。轧辊颈辊颈轴承安装与维护不仅延长轴承以及轧机其它部件使用寿命，而且可提早预防轴承失效所导致的严重故障，从而避免出现突如其来的高昂停机损失。为此在使用轧辊颈轴承的过程中，应重视其安装与维护的技术要求，并遵循轴承相关的操作规程。
作为一家全球领先的轴承制造商，也是世界第一家生产钢材的轴承制造商，铁姆肯公司早在上世纪20年代就开始进行纯净钢材生产，通过亲手操作轧机，铁姆肯公司对冶金行业有着深刻的了解，也深知钢厂客户对轴承产品和服务的需求，并开发出适用于轧机及其辅助设备的众多相关产品与服务。针对广大用户在实践操作轧辊颈轴承产品过程中较为常见的问题，本文将以铁姆肯公司四列圆锥滚子轴承、及双列圆锥轴向止推轴承为例，来介绍轴承的基本特点、安装与维护中需要注意的关键问题。
轧机被公认为最具挑战、最苛刻的轴承应用场合。在众多轧机关键部位，轴承都会处于重负载、冲击载荷、高低转速、高温以及高污染的运行环境。轧机设备中的轧辊颈轴承，可以说是轧机的心脏，正是由于这种苛刻的运行环境导致了对高性能轴承的需求。只有高性能的轴承才能确保轧机在极端恶劣的环境下也能最大限度地连续运转，从而减少停机时间帮助客户降低成本创造价值。轧辊颈辊颈轴承安装与维护不仅延长轴承以及轧机其它部件使用寿命，而且可提早预防轴承失效所导致的严重故障，从而避免出现突如其来的高昂停机损失。为此在使用轧辊颈轴承的过程中，应重视其安装与维护的技术要求，并遵循轴承相关的操作规程。
作为一家全球领先的轴承制造商，也是世界第一家生产钢材的轴承制造商，铁姆肯公司早在上世纪20年代就开始进行纯净钢材生产，通过亲手操作轧机，铁姆肯公司对冶金行业有着深刻的了解，也深知钢厂客户对轴承产品和服务的需求，并开发出适用于轧机及其辅助设备的众多相关产品与服务。针对广大用户在实践操作轧辊颈轴承产品过程中较为常见的问题，本文将以铁姆肯公司四列圆锥滚子轴承、及双列圆锥轴向止推轴承为例，来介绍轴承的基本特点、安装与维护中需要注意的关键问题。
图1：铁姆肯公司Harrsion钢铁厂今貌
图2：热连轧四辊轧机
二、轧辊颈轴承基本特点
轧机工作辊轴承较广泛选用四列圆锥滚子轴承，四列圆锥滚子轴承自身可承受径向与轴向复合载荷。因此，轴向力较小的工作辊可直接选用四列圆锥滚子轴承承受径轴向载荷。对于较大轴向力，精度较高，或有轴向窜辊要求的应用，工作辊轴承一般添加额外轴向止推轴承来分担径向轴承受力。
铁姆肯公司直孔四列圆锥滚子轴承目前主要有两种结构形式，即TQOW、2TDIW结构形式，主要用于工作辊径向位置支撑。这两种类型的轴承内圈均为直孔、预设内部游隙、润滑油由外圈隔环进油孔与油槽进入轴承内部，轴承滚子采用面对面安装形式。TQOW与2TDIW结构形式的区别主要是：TQOW型轴承外圈由两个单外圈、一个双外圈与两个外圈隔环组成，而2TDIW型轴承外圈由四个相同单外圈与三个外圈隔环所组成。对于同一系列并相同滚子数量的TQOW或2TDIW结构形式，轴承的承载能力相同。
2TDIW结构形式可通过增加一个外圈隔环，可调整内圈隔环宽度使整个轴承内圈宽度公差控制在较小范围内。轧机越来越广泛采用不可调整式轴承内圈锁紧装置替代原螺旋螺母装置设计，2TDIW结构形式四列圆锥滚子轴承越来越广泛选用。2TDIW除了控制轴承内圈宽度公差的优点外，还采用四个单外圈结构更有利于轴承在承受弯辊力时起到自偏心的作用，使轴承所受应力分散，从而避免轴承局部应力集中。图3所示TQOW与2TDIW不同结构形式。
轧机工作辊轴承较广泛选用四列圆锥滚子轴承，四列圆锥滚子轴承自身可承受径向与轴向复合载荷。因此，轴向力较小的工作辊可直接选用四列圆锥滚子轴承承受径轴向载荷。对于较大轴向力，精度较高，或有轴向窜辊要求的应用，工作辊轴承一般添加额外轴向止推轴承来分担径向轴承受力。
铁姆肯公司直孔四列圆锥滚子轴承目前主要有两种结构形式，即TQOW、2TDIW结构形式，主要用于工作辊径向位置支撑。这两种类型的轴承内圈均为直孔、预设内部游隙、润滑油由外圈隔环进油孔与油槽进入轴承内部，轴承滚子采用面对面安装形式。TQOW与2TDIW结构形式的区别主要是：TQOW型轴承外圈由两个单外圈、一个双外圈与两个外圈隔环组成，而2TDIW型轴承外圈由四个相同单外圈与三个外圈隔环所组成。对于同一系列并相同滚子数量的TQOW或2TDIW结构形式，轴承的承载能力相同。
2TDIW结构形式可通过增加一个外圈隔环，可调整内圈隔环宽度使整个轴承内圈宽度公差控制在较小范围内。轧机越来越广泛采用不可调整式轴承内圈锁紧装置替代原螺旋螺母装置设计，2TDIW结构形式四列圆锥滚子轴承越来越广泛选用。2TDIW除了控制轴承内圈宽度公差的优点外，还采用四个单外圈结构更有利于轴承在承受弯辊力时起到自偏心的作用，使轴承所受应力分散，从而避免轴承局部应力集中。图3所示TQOW与2TDIW不同结构形式。
图3 TQOW与2TDIW结构形式
在轴向载荷较大的轧辊系统中，如轧辊轴向窜辊系统，为获得理想的轴承性能，通常需要额外止推轴承。由于轧辊轴向载荷具有双向性或方向很难判断特点，通常止推轴承选用双列结构形式。铁姆肯公司拥有自主设计专利的止推双列滚子轴承TDIK已被广泛地用于支撑辊 、工作辊轴向位置支撑。该类型轴承接触角大，K系数低，内圈有键槽防止跑圈，另外轴承外圈可以预装弹簧装置，如图4所示该轴承结构。轧辊轴向载荷及其作用方向会导致止推轴承单列承载，另外一列轴承滚子会处于不受力状态。在轴承的使用中，载荷过低、没有载荷或过大，轴承均会提早损坏。TDIK轴承外圈预装弹簧产生的预紧力可确保不受力端滚子与外圈滚道紧密贴合，避免不受力端滚子在运转过程中出现歪斜、打滑、撞击保持架等情况，最终导致保持架断裂，轴承提前失效。
三、轧辊颈轴承的安装
轴承的安装是否正确将直接影响其使用精度、寿命与性能。因此，只有掌握正确的轴承安装技术知识才能确保轴承性能。组装部门与相关人员应对轴承的安装步骤充分了解，并严格按照作业标准进行轧辊安装。
轴承的安装是否正确将直接影响其使用精度、寿命与性能。因此，只有掌握正确的轴承安装技术知识才能确保轴承性能。组装部门与相关人员应对轴承的安装步骤充分了解，并严格按照作业标准进行轧辊安装。
图5铁姆肯公司的工程师正在安装四列圆锥滚子轴承
1．四列圆锥滚子轴承的安装：
1) 轴承安装之前应对各配合组件，包括辊颈、轴承座、轴承座盖板、密封件、轴承座润滑油通道与通气孔等的进行仔细检查，检查各相关尺寸、形状位置精度和配合公差是否符合设计的技术要求；
2) 与轴承相配合的表面，辊颈、轴承座及油孔的棱边和毛刺都必须清除掉，并清洗干净涂上润滑油；
3) 任何时候四列圆锥滚子轴承均应按照正确的顺序标记叠放组装，铁姆肯公司使用字母标记系统以确保轴承按照正确的顺序安装，轴承组件从A到E做了标记并要求遵循正确的字母顺序叠放，轴承组件装入轴承座时可以A面或E面朝下，但是各部件必须保持正确的顺序；
4) 在把轴承装入轴承座前，应检查轴承记录卡，确定要使用的轴承承载区，每个轴承外圈均由承载区标记，应把正确的承载区号旋转到承载区；
5) 在轴承座孔内涂上一薄层润滑油或润滑脂能方便装配并减轻运转中轴承外圈和轴承座孔间的摩擦和腐蚀；
6) 将轴承底部外圈放入轴承座后需用塞尺检查该外圈是否完全落座轴承座挡肩；
7) 安装轴承座端盖首先不放金属垫片，均匀拧紧等距的4 个螺栓直到轴承座盖紧压到轴承外圈上，测量三个不同位置的间隙，得到间隙平均值（G）。要装入的垫片厚度必须比间隙G 值小0.05毫米，以确保轴承端盖预紧。因轴承外圈宽度的差异，给定厚度的金属垫圈不能用于其它轴承；
8) 安装轴承座端盖并放入合适厚度金属垫片并用额定力矩拧紧所有端盖螺栓；
9) 将轴承座水平放置并装入油封，注入润滑剂；
10) 清洗轧辊颈并涂敷润滑剂，倒角环上的密封接触表面也要涂抹，然后将轴承和轴承座组件安装到轧辊颈上并检查是否落座到位；
11) 安装锁紧机构时注意轴承内圈端面不能顶死，应确保预留0.5到1毫米间隙。
2．轴向止推轴承TDIK的安装：
1) 如果外圈上有键槽结构，要确保键必须可靠的拧在轴承座的底部，并且外圈键槽和轴承座上的键相对应，将底部外圈放入轴承座内；
2） 将轴承内圈组件装入轴承座；
3） 将轴承顶部端盖扣在轴承上装入轴承座，所有部件包括轴承盖、外圈和轴承座必须可靠接触且方向一致；
4） 将负载施加在轴承盖上，压缩所有的弹簧使轴承盖端面与外圈完全接触；
5） 用手旋转内圈使滚子完全落座；
6） 确保轴承外圈和轴承盖端面完全接触，用塞尺检查，间隔90°测量轴承盖挡肩和轴承座之间的间隙，计算平均值；
7） 将上面的测量值加上0.3到0.5 毫米就是需要的多层垫片的厚度，其用于轴承盖和轴承座之间；
8） 取出轴承顶部的外圈和双内圈并进行预润滑，底部的外圈留在轴承座内，用手在滚道上涂敷一些润滑油；
9） 将轴承内圈和外圈放回到轴承座内的外圈上，在安装端盖前，必须确保O型圈已放置在端盖挡肩上；
10） 将端盖和合适厚度的垫片安装到轴承座上，并确保键与顶部外圈上的键槽相对应，最后拧紧端盖螺钉，所有的端盖螺栓必须拧到规定的力矩。
四、轧辊颈轴承的维护
轧辊颈轴承必须定期从轧机上拆下并检测，从而使轧辊轴承的使用寿命最大化。轴承维护与保养的频率应根据轧机运行情况调整，主要还是依据经验而定。通常的维护频率为满负荷运行每隔三个月，大多数轧机每隔六个月，轻运行轧机每隔十二个月。轧辊颈轴承在首次运行1000小时后应分解检查。在操作中需要彻底清洗轴承同时检查油封，必要时应彻底更换油封，如果没有发现异常，第二次检查间隔可以延长，例如，每运行2000小时后进行或更长。 每次从轧机上拆下轴承和轴承座组件后，应记录轴承在轧机的位置及承载区。
1) 轴承安装之前应对各配合组件，包括辊颈、轴承座、轴承座盖板、密封件、轴承座润滑油通道与通气孔等的进行仔细检查，检查各相关尺寸、形状位置精度和配合公差是否符合设计的技术要求；
2) 与轴承相配合的表面，辊颈、轴承座及油孔的棱边和毛刺都必须清除掉，并清洗干净涂上润滑油；
3) 任何时候四列圆锥滚子轴承均应按照正确的顺序标记叠放组装，铁姆肯公司使用字母标记系统以确保轴承按照正确的顺序安装，轴承组件从A到E做了标记并要求遵循正确的字母顺序叠放，轴承组件装入轴承座时可以A面或E面朝下，但是各部件必须保持正确的顺序；
4) 在把轴承装入轴承座前，应检查轴承记录卡，确定要使用的轴承承载区，每个轴承外圈均由承载区标记，应把正确的承载区号旋转到承载区；
5) 在轴承座孔内涂上一薄层润滑油或润滑脂能方便装配并减轻运转中轴承外圈和轴承座孔间的摩擦和腐蚀；
6) 将轴承底部外圈放入轴承座后需用塞尺检查该外圈是否完全落座轴承座挡肩；
7) 安装轴承座端盖首先不放金属垫片，均匀拧紧等距的4 个螺栓直到轴承座盖紧压到轴承外圈上，测量三个不同位置的间隙，得到间隙平均值（G）。要装入的垫片厚度必须比间隙G 值小0.05毫米，以确保轴承端盖预紧。因轴承外圈宽度的差异，给定厚度的金属垫圈不能用于其它轴承；
8) 安装轴承座端盖并放入合适厚度金属垫片并用额定力矩拧紧所有端盖螺栓；
9) 将轴承座水平放置并装入油封，注入润滑剂；
10) 清洗轧辊颈并涂敷润滑剂，倒角环上的密封接触表面也要涂抹，然后将轴承和轴承座组件安装到轧辊颈上并检查是否落座到位；
11) 安装锁紧机构时注意轴承内圈端面不能顶死，应确保预留0.5到1毫米间隙。
2．轴向止推轴承TDIK的安装：
1) 如果外圈上有键槽结构，要确保键必须可靠的拧在轴承座的底部，并且外圈键槽和轴承座上的键相对应，将底部外圈放入轴承座内；
2） 将轴承内圈组件装入轴承座；
3） 将轴承顶部端盖扣在轴承上装入轴承座，所有部件包括轴承盖、外圈和轴承座必须可靠接触且方向一致；
4） 将负载施加在轴承盖上，压缩所有的弹簧使轴承盖端面与外圈完全接触；
5） 用手旋转内圈使滚子完全落座；
6） 确保轴承外圈和轴承盖端面完全接触，用塞尺检查，间隔90°测量轴承盖挡肩和轴承座之间的间隙，计算平均值；
7） 将上面的测量值加上0.3到0.5 毫米就是需要的多层垫片的厚度，其用于轴承盖和轴承座之间；
8） 取出轴承顶部的外圈和双内圈并进行预润滑，底部的外圈留在轴承座内，用手在滚道上涂敷一些润滑油；
9） 将轴承内圈和外圈放回到轴承座内的外圈上，在安装端盖前，必须确保O型圈已放置在端盖挡肩上；
10） 将端盖和合适厚度的垫片安装到轴承座上，并确保键与顶部外圈上的键槽相对应，最后拧紧端盖螺钉，所有的端盖螺栓必须拧到规定的力矩。
四、轧辊颈轴承的维护
轧辊颈轴承必须定期从轧机上拆下并检测，从而使轧辊轴承的使用寿命最大化。轴承维护与保养的频率应根据轧机运行情况调整，主要还是依据经验而定。通常的维护频率为满负荷运行每隔三个月，大多数轧机每隔六个月，轻运行轧机每隔十二个月。轧辊颈轴承在首次运行1000小时后应分解检查。在操作中需要彻底清洗轴承同时检查油封，必要时应彻底更换油封，如果没有发现异常，第二次检查间隔可以延长，例如，每运行2000小时后进行或更长。 每次从轧机上拆下轴承和轴承座组件后，应记录轴承在轧机的位置及承载区。
图6 轧辊颈轴承必须定期检测维护
1．轧辊颈轴承维护的一般步骤：
1) 追踪轴承在轧机中的位置并记录。铁姆肯公司可为客户提供轧辊颈轴承保养服务记录卡，可用于记录轴承座号，轧辊号，机架号，轴承在轧机上的位置，外圈承载区和轧制产品吨位和轴承工作小时数等数据。记录卡应该随时更新并且方便维修人员查用，底部空白处可以记录轴承测量数据和其它检测详细内容；
2) 从轧辊上卸下轴承座，从轴承座中卸下轴承。无论是从轴承座上卸下轴承还是进行轴承检查时都需要特别的吊装方式和工具，铁姆肯公司可为客户提供吊装工具和特殊吊装方式建议；
3) 清洗轴承。在清洗轴承过程中应去除所有的剥落、水、残留的润滑剂以及其它任何会造成轴承严重磨损的污物。清洗轴承所采用的清洗方式和清洗剂是根据要清洗轴承尺寸或轴承数量决定，小轴承或少量轴承可用煤油，矿物油或其它商业溶剂。对于大轴承或大量轴承，可用 40°C 时粘度为22cSt（或100°F 为100SUS） 的中性油在清洗箱中清洗。
4) 检查轴承，包括外观检查和小修。在可拆掉滚子的内圈外表面或滚子表面上，如果发现出现了小的剥落或表皮裂痕，通常用打磨机将金属剥落磨去并磨光剥落面边缘。
5) 应定期检查轴承磨损程度，可通过测量轴承游隙来评估轴承的磨损状况；
6) 根据需要，检查并维修轴承座；
7) 将轴承装回轴承座中；
8) 根据需要，检查并维修辊颈；
9) 将带有轴承的轴承座安装到轧辊上。
2．轧辊颈轴承的润滑：
1) 推荐的润滑剂属性：
皂基类型: 复合锂基，磺酸钙，复合铝基或等价类似物；
稠 度 : NLGI No.1 或 No.2
添加剂 : 防腐剂和抗氧化剂， 抗极压EP添加剂（ASTM D2509美国标准测试方法），按照铁姆肯公司 “OK” 负载检测标准并良好的抗水冲刷能力
基 油 : 溶剂型精炼矿物油或合成油
基油黏度: 320 ~ 460 cSt
粘度指数: 最小为8
流动点 : 最大为-10 °C
2) 推荐的润滑油脂类型：
a.铁姆肯公司 Premium Mill Grease
b.美孚Mobilith SHC 460
c.Fina Ceran HV
3) 推荐的润滑油脂用量：
润滑脂的填充量，以填充轴承和轴承壳体空间的三分之二或三分之一为宜，不可过度润滑。每次修磨轧辊后推荐添加油脂用量为初次用量的1/5。润滑脂的补充周期与轴承的结构、转速、温度和环境等有关，用户可根据实际的操作环境进行调整，在合理方式下使得轴承中始终保留有洁净的润滑油脂；
4) 安装新轧辊颈轴承时，不必洗掉涂在新轴承上的防锈油脂，虽然防锈油脂不能当成润滑剂使用，但它不会防碍轴承的正常使用。
3．轧辊颈轴承的的存放和保管：
1） 轴承内外圈组件要用塑料包裹，轴承的包装设计应满足轴承的防潮和防尘要求；
2） 为避免内外圈椭圆变形，轧辊颈轴承应保持水平放置，轴承应储存在原包装箱内并放在干燥的场所；
3） 在灰尘，潮湿环境中，轴承不允许从包装中移出并放置在托盘上或敞开式货架上；
4） 所有的轴承安装工具应该清洁并处于良好状态，工作台装配区应该保持清洁，不能在焊接区和机械加工设备旁装配，避免碎屑和污物可能进入轴承。
五、结束语
轧辊颈轴承的使用寿命，不仅取决于轴承的选型与自身的性能，还与其安装与维护保养有着密切的关系。正确的轧辊颈轴承安装与维护不仅确保和延长轴承以及轧机其它部件使用寿命，而且可提早预防轴承失效导致轧机严重故障。帮助客户保持系统平稳运行的最好方法就是让客户掌握轴承安装与维护的知识。凭借深厚的轴承知识与丰富的钢铁制造经验，以及专业的工程和技术服务团队，铁姆肯公司将一如既往地帮助客户以更低的运行成本创造更高价值。
1) 追踪轴承在轧机中的位置并记录。铁姆肯公司可为客户提供轧辊颈轴承保养服务记录卡，可用于记录轴承座号，轧辊号，机架号，轴承在轧机上的位置，外圈承载区和轧制产品吨位和轴承工作小时数等数据。记录卡应该随时更新并且方便维修人员查用，底部空白处可以记录轴承测量数据和其它检测详细内容；
2) 从轧辊上卸下轴承座，从轴承座中卸下轴承。无论是从轴承座上卸下轴承还是进行轴承检查时都需要特别的吊装方式和工具，铁姆肯公司可为客户提供吊装工具和特殊吊装方式建议；
3) 清洗轴承。在清洗轴承过程中应去除所有的剥落、水、残留的润滑剂以及其它任何会造成轴承严重磨损的污物。清洗轴承所采用的清洗方式和清洗剂是根据要清洗轴承尺寸或轴承数量决定，小轴承或少量轴承可用煤油，矿物油或其它商业溶剂。对于大轴承或大量轴承，可用 40°C 时粘度为22cSt（或100°F 为100SUS） 的中性油在清洗箱中清洗。
4) 检查轴承，包括外观检查和小修。在可拆掉滚子的内圈外表面或滚子表面上，如果发现出现了小的剥落或表皮裂痕，通常用打磨机将金属剥落磨去并磨光剥落面边缘。
5) 应定期检查轴承磨损程度，可通过测量轴承游隙来评估轴承的磨损状况；
6) 根据需要，检查并维修轴承座；
7) 将轴承装回轴承座中；
8) 根据需要，检查并维修辊颈；
9) 将带有轴承的轴承座安装到轧辊上。
2．轧辊颈轴承的润滑：
1) 推荐的润滑剂属性：
皂基类型: 复合锂基，磺酸钙，复合铝基或等价类似物；
稠 度 : NLGI No.1 或 No.2
添加剂 : 防腐剂和抗氧化剂， 抗极压EP添加剂（ASTM D2509美国标准测试方法），按照铁姆肯公司 “OK” 负载检测标准并良好的抗水冲刷能力
基 油 : 溶剂型精炼矿物油或合成油
基油黏度: 320 ~ 460 cSt
粘度指数: 最小为8
流动点 : 最大为-10 °C
2) 推荐的润滑油脂类型：
a.铁姆肯公司 Premium Mill Grease
b.美孚Mobilith SHC 460
c.Fina Ceran HV
3) 推荐的润滑油脂用量：
润滑脂的填充量，以填充轴承和轴承壳体空间的三分之二或三分之一为宜，不可过度润滑。每次修磨轧辊后推荐添加油脂用量为初次用量的1/5。润滑脂的补充周期与轴承的结构、转速、温度和环境等有关，用户可根据实际的操作环境进行调整，在合理方式下使得轴承中始终保留有洁净的润滑油脂；
4) 安装新轧辊颈轴承时，不必洗掉涂在新轴承上的防锈油脂，虽然防锈油脂不能当成润滑剂使用，但它不会防碍轴承的正常使用。
3．轧辊颈轴承的的存放和保管：
1） 轴承内外圈组件要用塑料包裹，轴承的包装设计应满足轴承的防潮和防尘要求；
2） 为避免内外圈椭圆变形，轧辊颈轴承应保持水平放置，轴承应储存在原包装箱内并放在干燥的场所；
3） 在灰尘，潮湿环境中，轴承不允许从包装中移出并放置在托盘上或敞开式货架上；
4） 所有的轴承安装工具应该清洁并处于良好状态，工作台装配区应该保持清洁，不能在焊接区和机械加工设备旁装配，避免碎屑和污物可能进入轴承。
五、结束语
轧辊颈轴承的使用寿命，不仅取决于轴承的选型与自身的性能，还与其安装与维护保养有着密切的关系。正确的轧辊颈轴承安装与维护不仅确保和延长轴承以及轧机其它部件使用寿命，而且可提早预防轴承失效导致轧机严重故障。帮助客户保持系统平稳运行的最好方法就是让客户掌握轴承安装与维护的知识。凭借深厚的轴承知识与丰富的钢铁制造经验，以及专业的工程和技术服务团队，铁姆肯公司将一如既往地帮助客户以更低的运行成本创造更高价值。
