INA进口精密冶金轧机滚针轴承噪音本质与发热排除方法

INA进口精密冶金轧机滚针轴承噪音本质与发热排除方法

在冶金轧机这一极端工况环境中（高负载、强冲击、高温、高粉尘），INA进口精密滚针轴承凭借其高径向承载能力、紧凑结构及高刚性，成为轧辊支撑、齿轮箱传动等核心部件的关键组件。然而，长期运行中，部分用户反馈轧机滚针轴承会出现​​异常噪音（如高频啸叫、低频轰鸣）与异常发热（轴承温度＞70℃甚至超100℃）​​的问题，这不仅影响设备操作环境，更可能导致轴承早期失效（如滚动体剥落、保持架断裂），严重时引发轧机停机事故。本文将深入剖析冶金轧机滚针轴承噪音与发热的本质原因，并基于INA技术标准提供系统性排除方法。

一、噪音与发热的本质关联：从“微观失效”到“宏观表现”

滚针轴承的噪音与发热并非独立故障，而是同一类“非正常工况”的两种表现形式——​​本质上均源于轴承内部运动副（滚动体-滚道、保持架-滚动体、内外圈-轴/座孔）的异常接触或摩擦​​。具体逻辑链如下：

​​噪音的本质​​：当轴承内部存在间隙过大/过小、滚动体受力不均、润滑不良或污染物侵入时，滚动体与滚道间的接触不再是纯滚动，而是伴随滑动、冲击或振动，这种非周期性或周期性的异常运动通过金属结构传递至轴承座，形成可听噪音（频率范围通常为500Hz~5kHz，高频对应滚动体通过频率，低频对应外圈/内圈缺陷频率）。

​​发热的本质​​：异常摩擦（如润滑不足导致的干摩擦、间隙过小引发的滑动摩擦、污染物颗粒造成的磨粒磨损）会将机械能转化为热能，叠加轧机本身的高负载工况（单套轴承径向载荷可达10~50kN），热量无法及时通过润滑油或轴承座散出，最终表现为轴承温度异常升高。

​​冶金轧机的特殊性加剧了这一问题​​：轧制过程中，轧辊受到的轧制力呈周期性波动（频率与轧制速度相关，通常为10~50Hz），同时伴随高温轧件（800~1200℃）的辐射热（轴承座周边环境温度可达60~90℃），以及冷却水、氧化铁皮的侵蚀——这些因素共同作用，使得滚针轴承的噪音与发热问题更易发生且更难诊断。

二、噪音与发热的典型原因分类及诊断逻辑

根据INA全球冶金行业轴承故障数据库统计，轧机滚针轴承的噪音与发热问题中，​​约65%与安装/配合问题相关，25%与润滑/密封失效相关，10%与轴承本身损伤或工况超限相关​​。以下是具体原因分类及对应的诊断特征：

（一）安装与配合问题（首要排查项）

1. 过盈配合不当（最常见原因）

​​现象​​：轴承内圈与轴过盈量过大（＞0.03mm）→ 内圈膨胀变形，滚动体与滚道接触应力集中→ 运行时产生高频啸叫（＞3kHz）并伴随局部发热（温度梯度＞15℃/cm）；过盈量过小（＜0.005mm）→ 内圈与轴相对滑动（“爬行”现象）→ 低频轰鸣（＜500Hz）且温度缓慢上升（每小时温升＞2℃）。

​​诊断方法​​：用塞尺测量轴与内圈配合面的间隙（正常应为0~0.003mm过盈），或通过振动频谱分析：内圈松动特征频率为轴转频的1~2倍（低频段），内圈变形特征频率为滚动体通过频率的高次谐波（高频段）。

2. 轴/座孔同轴度超差

​​现象​​：轧机轧辊轴因长期重载可能出现弯曲（直线度＞0.02mm/m），或轴承座孔加工精度不足（圆度＞0.01mm）→ 轴承内外圈轴线偏斜（倾斜角＞0.005rad）→ 滚动体受力不均，部分区域出现边缘载荷→ 高频冲击噪音（间断性“咔嗒”声）与不均匀发热（轴承一侧温度明显高于另一侧）。

​​诊断方法​​：使用激光对中仪检测轴与轴承座的同轴度（轧机要求径向偏差≤0.01mm，轴向偏差≤0.02mm），或拆解后观察滚道表面磨损痕迹（倾斜侧滚道会出现单边磨损沟痕）。

3. 游隙选择错误

​​现象​​：冶金轧机滚针轴承通常需要“小游隙或零游隙”以保证刚性（INA推荐初始游隙为C2或CM级），但若选型为C3（大游隙）→ 轧制时滚动体在滚道内晃动幅度增大→ 低频振动噪音（类似“嗡嗡”声）且温度因摩擦增加而上升；反之，若游隙过小（如强行压装导致负游隙）→ 滚动体与滚道无间隙挤压→ 高频摩擦噪音（尖锐啸叫）并快速发热（温度可能＞100℃）。

​​诊断方法​​：拆解后用千分表测量内圈固定时外圈的径向位移量（对比INA样本中的额定游隙范围），或通过热成像仪观察轴承发热区域（游隙过小通常表现为整体均匀高温，游隙过大则为局部热点）。

（二）润滑与密封问题（高频诱因）

1. 润滑不足或油脂失效

​​现象​​：轧机工况下，滚针轴承的润滑脂需承受高温（＞80℃）、高粉尘（氧化铁皮浓度＞100mg/m³）及频繁冲击→ 若选用普通锂基脂（滴点＜150℃）或未及时补充油脂→ 润滑膜破裂→ 滚动体与滚道直接金属接触→ 干摩擦噪音（尖锐刺耳声）且温度急剧上升（每小时温升＞5℃）。

​​诊断方法​​：拆解后检查滚道表面（若出现镜面状光亮痕迹或黑色烧伤斑点，说明润滑失效），或通过油样分析检测润滑脂的金属颗粒含量（铁含量＞0.5%表明异常磨损）。

2. 密封失效导致污染

​​现象​​：轧机周围存在大量氧化铁皮（硬度HRC＞60）、冷却水雾及轧制油雾→ 若轴承密封结构为单层迷宫环（防尘等级IP54）或密封唇磨损→ 污染物侵入滚道→ 滚动体与颗粒摩擦→ 间歇性高频噪音（类似“沙沙”声）并伴随局部高温（颗粒堆积区域的滚道温度比其他区域高10~15℃）。

​​诊断方法​​：拆解后观察密封槽内是否有氧化铁皮堆积（可用磁铁吸附检测），或通过内窥镜检查滚道表面是否有划痕（颗粒磨损特征为细小且密集的平行沟槽）。

（三）轴承本体损伤或工况超限（严重故障前兆）

1. 滚动体/滚道疲劳剥落

​​现象​​：长期超载（实际载荷超过INA样本额定动载荷的80%）或冲击载荷（如轧辊咬钢瞬间的峰值力）→ 滚动体或滚道表面出现点蚀→ 剥落碎片进一步加剧磨损→ 低频轰鸣（伴随周期性冲击声）且温度持续升高（剥落区域摩擦生热）。

​​诊断方法​​：拆解后用放大镜观察滚道和滚动体表面（剥落表现为直径0.1~1mm的凹坑，边缘呈不规则锯齿状），或通过振动分析检测剥落特征频率（滚动体剥落频率=Z×(1-d/D)×n/60，其中Z为滚动体数量，d为滚动体直径，D为轴承节圆直径，n为转速）。

2. 保持架断裂或变形

​​现象​​：保持架材料（如冲压钢保持架）在高温或冲击下疲劳断裂→ 滚动体失去引导→ 相互碰撞或与滚道异常接触→ 金属撞击噪音（清脆的“叮当”声）且温度因乱序摩擦而骤升。

​​诊断方法​​：拆解后直接检查保持架完整性（断裂碎片可能卡在滚道内），或通过听诊器贴近轴承座听是否有金属碰撞声。

三、系统性排除方法：从“快速定位”到“根治预防”

针对冶金轧机滚针轴承的噪音与发热问题，INA推荐采用“五步法”进行排查与处理，结合现场经验与技术标准，可高效解决问题并延长轴承寿命。

步骤1：快速初步诊断（停机前观察）

​​听诊​​：用听诊器或金属杆（一端贴耳，一端抵住轴承座）听声音特征（高频啸叫→ 可能是游隙过小或滚动体损伤；低频轰鸣→ 可能是同轴度问题或内圈松动）；

​​测温​​：用红外测温仪测量轴承座表面温度（正常轧机滚针轴承温度应＜60℃，超过70℃即需警惕）；

​​观察润滑脂​​：检查轴承座注油孔处的油脂状态（若油脂变黑、结块或无油脂挤出，说明润滑失效）。

步骤2：拆解与微观检查（停机后关键步骤）

​​拆解顺序​​：先拆除轴承座端盖→ 取出密封件→ 用专用拉马（避免损伤轴）拆卸轴承→ 注意记录拆解时的阻力（阻力过大可能预示过盈配合过紧或锈蚀）；

​​关键检查项​​：

配合面：轴与内圈的过盈量（塞尺测量）、座孔与外圈的间隙（游标卡尺测量）；

滚道与滚动体：表面磨损痕迹（划痕、剥落、镜面化）、颜色（高温氧化呈蓝色或褐色）；

保持架：是否断裂、变形或铆钉松动；

润滑脂：残留油脂的清洁度（目视检查颗粒杂质）、品牌与型号是否符合INA推荐（轧机通常需选用复合锂基脂或聚脲基脂，滴点＞200℃）。

步骤3：针对性处理（根据诊断结果）

问题类型

1.过盈配合不当      

处理措施​​：重新选配轴（公差h5~k5，过盈量0.005~0.02mm）或轴承内圈（过盈量匹配轧制载荷）；若已变形，需更换内圈并重新磨削轴配合面。               

INA技术要求​​：安装时使用液压工装均匀压装，禁止敲击！

2.同轴度超差

处理措施​​：校正轧辊轴直线度（≤0.01mm/m）或修复轴承座孔（镗孔至圆度≤0.005mm）；安装时使用激光对中仪调整。

INA技术要求​​：轧机主轴承座的对中精度需每季度检测一次。

3.游隙选择错误

处理措施​​：更换为正确游隙等级（冶金轧机推荐CM或C2级），安装后用千分表测量游隙（确保在INA样本范围内）。

INA技术要求​​：避免现场强行压装调整游隙！

4.润滑不足/失效

处理措施​​：清理旧油脂（用专用清洗剂），重新注入INA推荐的高温润滑脂（如FAG Arcanol L215，填充量占轴承内部空间30%~40%）。

INA技术要求​​：注脂后手动旋转轴承2~3圈，确保油脂分布均匀。

5.密封失效

处理措施​​：更换为双唇密封或迷宫+接触式复合密封（防尘等级IP65），定期清理密封槽内的氧化铁皮。

INA技术要求：轧机轴承座密封结构需每半年检查一次。

6.滚动体/滚道剥落

处理措施​​：立即更换轴承（剥落不可修复），并分析超载原因（如轧制力设定过高、冲击载荷未缓冲）。

INA技术要求：新轴承安装前需进行跑合试验（低速空转30分钟）。

7.保持架损坏

处理措施​​：更换同型号保持架（优先选用高强度铜合金保持架，适用于高温轧机），检查滚动体排列是否整齐。

INA技术要求：保持架与滚动体的间隙需符合INA公差标准。

步骤4：验证与监测（处理后必要环节）

​​空载测试​​：重新安装后，先以10%~20%额定转速空转30分钟，监测噪音（应无尖锐声或轰鸣）和温度（稳定在40~50℃）；

​​负载测试​​：逐步加载至额定轧制力，观察运行1~2小时内的温度曲线（温升≤20℃为正常）和噪音变化（持续稳定无突变）；

​​长期监测​​：安装无线振动/温度传感器（如INA SmartCheck），实时监控轴承状态，设置报警阈值（温度＞70℃或振动加速度＞5m/s²时预警）。

步骤5：预防性维护（长期可靠运行的关键）

​​定期保养​​：每运行2000~3000小时（或每月）检查润滑脂状态，每6个月补充或更换油脂；

​​环境控制​​：在轴承座周边增设防护罩（阻挡氧化铁皮和水雾），定期清理轧机周围的粉尘；

​​载荷管理​​：避免轧机超负荷运行（实际轧制力不超过额定值的90%），通过工艺优化减少冲击载荷（如优化咬钢速度）；

​​备件管理​​：库存轴承需存放在干燥环境（湿度＜60%），避免锈蚀，安装前检查外观（无划痕、无变形）。

总结：冶金轧机滚针轴承问题的“本质回归”

INA技术团队强调：“轧机滚针轴承的噪音与发热，本质上是‘工况-设计-维护’三角匹配失衡的外在表现”。解决这类问题不能仅依赖“更换轴承”，而需从​​安装配合精度、润滑密封系统、工况载荷控制及日常维护体系​​全链条入手。对于冶金行业用户而言，建立“安装标准化+监测智能化+维护周期化”的管理体系，结合INA提供的专业选型指导与故障诊断工具（如BEARINX软件模拟轴承受力），才能从根本上消除噪音与发热隐患，保障轧机的高效稳定运行。

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