崔宏伟，蔡 凯，刘 山，李昌青，陈大卫，周 骏

（江西铜业加工事业部，江西 南昌 330096）

1 引言

铜具有良好的导电、导热、塑性加工性能，铜管被广泛应用于制冷等行业［1-4］，目前精密铜盘管的生产主要采用铸轧法，该方法具有工艺流程短、能耗低、生产效率高、成本低等特点［5-7］。近年来，许多学者对铜盘管的三辊行星轧制工艺技术和设备等进行了大量的研究。Chi-Kang Shih［8］利用 LSDYNA3D建立起三辊行星轧制钢棒材数值模拟模型。Chi-Kang Shih［9］还对轧件变形尺寸、螺旋纹的间距和偏转角度等与模拟结果进行了对比分析。余琪［10］等对不同轧制变形程度对三辊行星轧制管材组织和性能的影响进行了研究。刘长荣［11］对三辊行星轧机轧制温变区冷却设计进行了研究并对其应用进行了阐述。董营［12］等利用MSC.Marc软件研究了轧制力的数值及变化规律。但是，研究三辊行星轧机维修保养技术较少，而在实际生产过程中，零部件损坏导致设备故障对生产稳定性影响较大，如角接触球轴承，因其损坏更换影响轧管质量，影响生产稳定顺行。

本文以JTLC公司连铸连轧铜盘管生产线中PSW1000三辊行星轧机的角接触球轴承为研究对象，通过分析角接触球轴承的工作状态、损坏的形貌，探讨轴承损坏的关键因素，并提出有效的预防控制措施。

2 工况特点及要求

精密铜盘管三辊行星轧机工作结构示意图如图1所示。三辊行星轧机是精密铜盘管的主要生产设备，经铣面后的坯料进入三辊行星轧制成管坯件，符合后道工序连拉所需要的规格尺寸要求，在整个生产过程中重要的工序之一。三辊行星轧机主要包括轧头底座、回转大支撑、转子架、主驱动传动轴、辅助传动轴、中心轴和轴承等组成如图1所示。在整个构件中还有很多轴承件，其中角接触球轴承也称为7892轴承是三辊行星轧机的主要工作轴承之一，角接触球轴承尺寸如图2所示，由A、B两列组成，B列为非承载侧，A列为承载侧，承载轴向力，在实际工作过程中因承载力大等恶劣环境，造成轴承剥离、开裂等缺陷，造成轧制振动，影响轧机生产和轧管的质量。

图1 三辊行星轧机工作结构示意图

图2 角接触球轴承尺寸图

针对JTLC公司轧机生产线2020年1-8月机械主要故障进行了统计，如表所示，角接触球轴承损伤次数虽然只有4次，但是停机时间长，累计103.8h，平均故障停机时间为26h/次，给生产带来了极大的影响。

表 JTLC公司2020年1-8月轧机主要机械故障统计表

3 损伤分析及应对措施

角接触球轴承损伤主要形态主要有剥落、破裂和咬粘三种。对照形态，按照润滑条件、安装环境以及故障情况等进行因素分析，尽管导致轴承损伤的原因很多，但是，导致本文中角接触球轴承损伤的原因主要是安装操作不当、润滑不良、密封结构不完善等。

3.1 剥落

轴承在相当长时间达到使用寿命时出现的剥落称之为疲劳剥落，但是，另外在受到异常影响出现早期损伤，出现剥落，导致寿命大大缩短。角接触球轴承典型剥落缺陷如图3所示。

图3 角接触球轴承典型剥落缺陷

经剥落的形貌和生产状态分析，内外圈滚道面或滚动面由于疲劳出现了剥落的现象。产生的主要原因有安装不到位，对中性有误差；轴承内面有异物、水分等进入；润滑不良，润滑剂不适合；轴承间隙不合适。

为了减少角接触球轴承的剥落损伤，主要措施是：改善安装方法，采用专用工具安装；选用适当粘度的润滑剂；加强巡检，增加轴承测温措施；改善轴承的工作密封，定期检查设备的密封；定期检查设备的精度。

3.2 破裂

由于对圈套的挡边或滚子圆角的局部施加了过大的载荷或冲击，使得轴承一小部分发生了断裂，三辊行星轧机角接触球轴承典型破裂如图4所示。

造成角接触球轴承破裂的主要原因有安装时的敲击，此时为安装好新的轴承后，试机运行过程中就能体现，轧机晃动；载荷过大，超载运行，使角接触球轴承达不到承载的要求；轴承本身材质存在问题，使用一段时间后，出现裂纹，随着设备的运行，裂纹不断扩大，延展至破裂。

为杜绝角接触球轴承破裂损伤，主要措施是：安装过程中采用热装，使用适当的夹具，以免因安装间隙过小，而使用重物敲击等造成破裂；调整轧机的载荷，满足轧机的轧制能力要求，减少轴承破裂的概率。

图4 角接触球轴承典型破裂

3.3 咬粘

三辊行星轧机角接触球轴承在运转时高速运转、急剧发热，随着工作时间推移，套圈、滚动体发生变色、软化、荣敷和破损，角接触球轴承咬粘如图5所示。

造成角接触球轴承咬粘的主要原因有润滑不良，转速过大，间隙过小，有异物进入。为了降低轴承的咬粘不良缺陷，可以通过选用适合的润滑剂，使用合适的润滑方式，检查轴承的密封、配合、间隙等措施改进。

图5 角接触球轴承咬粘

4 结论

影响三辊行星轧机角接触球轴承使用寿命的因素很多，不同的影响因素造成的损伤表现不一样，主要形态主要有剥落、破裂和咬粘等。

通过正确规范的角接触球轴承的安装、三辊行星轧机的正确操作、日常点检维修以及适当调整，确保轴承密封、润滑等都十分关键，为了确保三辊行星轧机的稳定运行，需要有针对性地角接触球轴承损伤的原因进行分析、探讨和研究，并加强维护管理。