鐵路貨車車輛滾動軸承運用中的故障分析及改進措施

張虎

（銀川特種軸承有限公司）

摘　要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國的交通行業(yè)發(fā)展迅速，鐵路工程建設(shè)也有了很大進展。本文對鐵路貨車用滾動軸承常見故障及應(yīng)對措施進行了探討，希望能夠提升鐵路運輸?shù)慕?jīng)濟效益和運行的安全性。

關(guān)鍵詞：滾動軸承；常見故障；應(yīng)對措施

引言

鐵路貨車車輛運用范圍的不斷增大，進一步提高了鐵路貨車車輛使用質(zhì)量,提升貨車車輛的安全性的問題也引起了各方面的注意。滾動軸承的運用，在車輛運行時起到了關(guān)鍵性的作用。所以提前做好防護措施尤為重要,一旦發(fā)生故障，其危害和后果是十分嚴重的。

1　壓裝工藝過程簡介

軸承壓裝的主要工藝過程是將軸承和輪對經(jīng)同溫后，分別測量軸承內(nèi)圈和車軸軸頸的直徑，按照一定過盈量進行選配、組合，再使用具有曲線自動記錄功能的數(shù)控液壓設(shè)備通過冷壓方式將軸承壓裝到輪對的軸頸上，并保壓一定時間使得軸承壓裝到位。在軸承壓裝過程中，軸承的2個內(nèi)圈依次壓入軸頸，由壓裝設(shè)備自動記錄液壓缸的行程和壓力。不同型號的軸承結(jié)構(gòu)上存在差異，但壓裝過程及壓裝曲線記錄原理相同。

2　故障原因分析

鐵路機車車輛軸承大多為運用在機車和車輛之中的軸承。機車車輛中的軸承結(jié)構(gòu)有牽引電動機軸承、軸箱軸承、傳動系統(tǒng)軸承、動力設(shè)備軸承和冷卻系統(tǒng)軸承等多種，而機車車輛軸箱軸承為首要軸承。短圓柱滾子軸承多用于客車車輛上。圓錐滾子軸承為卡車軸承居多，車輛軸承的種類、布局、功能等與機車軸箱軸承類似。

2.1異音

狀態(tài)良好的滾動軸承在快速轉(zhuǎn)動過程中聲音比較連續(xù)而且很清脆，在反復的轉(zhuǎn)動過程中不存在異音卡滯等現(xiàn)象。但如果在轉(zhuǎn)動過程中軸承不靈活并且伴隨有滾動體破碎的聲音，則說明此滾動軸承存在嚴重故障。

2.2軸承密封罩松動

密封罩在檢修時一般為未及時更換新品，導致密封罩經(jīng)整形后未及時復原，外圈牙口大多與密封罩配合過盈，此種情況會造成松動。而密封座與密封圈在提速后摩擦增大，密封罩被帶動一起轉(zhuǎn)動，導致密封罩松動。列檢時，規(guī)定要求只處理密封罩脫出。Z后致使密封罩松動的加劇，而未對其進行處理。

2.3壓裝曲線跳噸

軸承壓裝質(zhì)量的好壞對車輛安全運行具有直接的影響。在實際生產(chǎn)中，軸承壓裝初始階段位移－壓力曲線跳噸現(xiàn)象非常普遍。雖然技術(shù)標準對軸承壓裝曲線跳噸限度沒有明確規(guī)定，且分析認為，初始階段位移－壓力曲線跳噸對輪軸后續(xù)使用沒有任何影響，但產(chǎn)品檢驗通常將跳噸超過58.8KN（Z小合格壓裝力）判定為曲線異常，需退卸軸承，重新選配、壓裝。

2.4保持架破碎增多

由于保持架本身的強度不是很高且加工制造水平也偏低，致使制造缺陷存在于保持架中。由于強度不夠,保持架不能適應(yīng)鐵路提速重載的需要。保持架受力被輪對踏面質(zhì)量所制約，從而保持架受力程度折扣大增。由此可見，對軸承保持架產(chǎn)生危害的是踏面故障。對保持架的危害會隨著列車提速而逐漸增大。原因在于沖擊力決定于列車行駛速度，列車行駛速度提高，沖擊頻率也隨之提高。對軸承產(chǎn)生的危害也越來越大。Z后導致保持架破碎的原因是受壓力太大，密封罩密封性減小以及外部松動，列車運行中油脂被大量甩出，潤滑效果逐漸喪失。

2.5軸端螺栓松動脫出

列檢人員在進行列車技術(shù)檢修時，要對軸端螺栓和連接軸端螺栓的施封鎖分別進行檢查，如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)施封鎖斷裂或者丟失，則應(yīng)立即對軸端螺栓進行檢查，如若發(fā)現(xiàn)軸端螺栓松動或脫出，則應(yīng)立即進行摘車更換輪軸。

2.6其他

另外，裝配和使用方式不正確可能會使保持架發(fā)生變形，保持架與滾動體之間的摩擦會變大，使它與滾動體粘在一起，還有可能會使保持架與內(nèi)外圈之間的摩擦變大。振動和噪音進一步變大，Z終造成軸承損壞失效。

3　滾動軸承的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

①振動信號分析診斷法。在滾動軸承的監(jiān)測診斷方法中使用Z廣泛的一種方法就是振動信號分析診斷法。當滾動軸承表面部分受損時，軸承會產(chǎn)生周期性的寬帶脈沖激勵信號。滾動軸承振動的頻譜結(jié)構(gòu)可分為三類。（1）低頻譜(低于1kHz)，包括軸承的故障特征頻率和加工誤差引起的振動特征頻率。對于低頻段的頻段譜線進行分析，可以診斷軸承的相應(yīng)故障。（2）中頻譜(1~20kHz)，軸承表面損傷而引起的軸承的固有振動頻率。一般是采用共振調(diào)節(jié)技術(shù)獲得高信噪比的振動信號，從而進行軸承故障分析。（3）高頻譜(超過20kHZ)，是指的軸承損壞造成的影響超過20kHZ頻率能量分布,主要包括信號包含超過20kHZ高頻部分。高頻信號分析通常作為診斷初期軸承故障Z常用的一種方法。②軸承潤滑狀態(tài)監(jiān)測診斷法。當軸承滾動表面的潤滑狀態(tài)發(fā)生變化，如從全液潤滑?渡到干摩擦時，金屬間的直接接觸時間會不斷的增加，軸承所受的沖量值也會相應(yīng)增加，油膜阻力隨之不斷減小。因此，油膜電阻診斷法和油膜厚度法是監(jiān)測工作中常用的兩種方法。③溫度監(jiān)測診斷法。滾動軸承做為一種旋轉(zhuǎn)部件，在工作時就會有熱量產(chǎn)生。當軸承發(fā)生某種損傷時，軸承溫度會發(fā)生變化，因此，軸承溫度監(jiān)測方法可以用于診斷軸承的故障。但是，當軸承溫度出現(xiàn)明顯時，所發(fā)生的故障往往已經(jīng)達到非常嚴重的程度，所以這種方法主要用于輔助監(jiān)測和診斷方法，確保重要設(shè)備不會發(fā)生報廢事故。

4　改進措施及建議

4.1避免軸承壓裝曲線跳噸的措施

(1)建議車軸設(shè)計單位完善車軸圖樣，增加車軸引入段長度。有效改善軸承壓裝對正時的配合關(guān)系，減少壓裝阻力，且對于軸承與軸頸的有效結(jié)合面沒有任何影響，對車軸的強度影響亦微乎其微。（2）加工車軸時，引入段長度按尺寸上限進行控制，可以有效增加軸承內(nèi)圈錐面母線與車軸引入段的母線夾角，減少軸承與車軸對正時的壓裝阻力。（3）加工軸承內(nèi)徑時，內(nèi)徑與錐面的過渡圓弧按偏小控制，減少軸承內(nèi)圈與軸頸引入段的接觸面積，可有效降低軸承與車軸對正時的壓裝阻力。（4）軸承壓裝前，對車軸進行整備時，逐個檢查軸頸引入段后部過渡部位的加工質(zhì)量，過渡不圓滑時，先使用砂布進行打磨，以利于軸承順利與車軸對正。（5）完善車軸成型磨削加工參數(shù)，可將軸頸引入段后部過渡部位改為成型磨床磨削，并適當加大過渡部位圓弧半徑，以此增加軸承內(nèi)圈錐面母線與車軸引入段的母線夾角，減少軸承與車軸對正時的阻力。（3）加強軸承壓裝設(shè)備的狀態(tài)檢查，對導向套直徑進行定檢檢查，在保證軸承順利裝入和退出的前提下，導向套的直徑越大越有利于軸承順利對正。

4.2密封罩

工人對車輛進行檢修或者大修時，針對外圈和密封圈的過盈量，從外圈和密封罩過盈量入手。

4.3軸承保持架

制造廠家必須提高工藝水平。質(zhì)檢部門應(yīng)對其進行質(zhì)量監(jiān)管和嚴格把控。加強監(jiān)督意識，消除產(chǎn)品的制造缺陷。應(yīng)把剛保持架替換成塑料保持架，應(yīng)適應(yīng)以后車輛提速積極開發(fā)新材料，要求提高保持架質(zhì)量。加強各級修程對輪對的檢修,保證輪對特別是車輪踏面質(zhì)量,避免踏面缺陷對軸承的沖擊和損壞。

結(jié)束語

綜上所述，對滾動軸承的故障形式和故障的發(fā)展階段熟知是診斷滾動軸承故障的必要條件。對滾動軸承故障診斷的分析原理和方法掌握則是準確診斷滾動軸承故障的前提。

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來源：《防護工程》2019年8期