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鐵路貨車車輛滾動(dòng)軸承運(yùn)用中的故障分析及改進(jìn)措施

發(fā)布時(shí)間：2023-02-20

張虎

（銀川特種軸承有限公司）

摘　要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的交通行業(yè)發(fā)展迅速，鐵路工程建設(shè)也有了很大進(jìn)展。本文對(duì)鐵路貨車用滾動(dòng)軸承常見故障及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了探討，希望能夠提升鐵路運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行的安全性。

關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承；常見故障；應(yīng)對(duì)措施

引言

鐵路貨車車輛運(yùn)用范圍的不斷增大，進(jìn)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(dòng)軸承的運(yùn)用，在車輛運(yùn)行時(shí)起到了關(guān)鍵性的作用。所以提前做好防護(hù)措施尤為重要,一旦發(fā)生故障，其危害和后果是十分嚴(yán)重的。

1　壓裝工藝過程簡(jiǎn)介

軸承壓裝的主要工藝過程是將軸承和輪對(duì)經(jīng)同溫后，分別測(cè)量軸承內(nèi)圈和車軸軸頸的直徑，按照一定過盈量進(jìn)行選配、組合，再使用具有曲線自動(dòng)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(duì)的軸頸上，并保壓一定時(shí)間使得軸承壓裝到位。在軸承壓裝過程中，軸承的2個(gè)內(nèi)圈依次壓入軸頸，由壓裝設(shè)備自動(dòng)記錄液壓缸的行程和壓力。不同型號(hào)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(jī)車車輛軸承大多為運(yùn)用在機(jī)車和車輛之中的軸承。機(jī)車車輛中的軸承結(jié)構(gòu)有牽引電動(dòng)機(jī)軸承、軸箱軸承、傳動(dòng)系統(tǒng)軸承、動(dòng)力設(shè)備軸承和冷卻系統(tǒng)軸承等多種，而機(jī)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(jī)車軸箱軸承類似。

2.1異音

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

2.2軸承密封罩松動(dòng)

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

2.3壓裝曲線跳噸

軸承壓裝質(zhì)量的好壞對(duì)車輛安全運(yùn)行具有直接的影響。在實(shí)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)軸承壓裝曲線跳噸限度沒有明確規(guī)定，且分析認(rèn)為，初始階段位移－壓力曲線跳噸對(duì)輪軸后續(xù)使用沒有任何影響，但產(chǎn)品檢驗(yàn)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(qiáng)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(qiáng)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(duì)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(duì)軸承保持架產(chǎn)生危害的是踏面故障。對(duì)保持架的危害會(huì)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(duì)軸承產(chǎn)生的危害也越來越大。Z后導(dǎo)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(dòng)，列車運(yùn)行中油脂被大量甩出，潤(rùn)滑效果逐漸喪失。

2.5軸端螺栓松動(dòng)脫出

列檢人員在進(jìn)行列車技術(shù)檢修時(shí)，要對(duì)軸端螺栓和連接軸端螺栓的施封鎖分別進(jìn)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(duì)軸端螺栓進(jìn)行檢查，如若發(fā)現(xiàn)軸端螺栓松動(dòng)或脫出，則應(yīng)立即進(jìn)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(huì)使保持架發(fā)生變形，保持架與滾動(dòng)體之間的摩擦?xí)�變大，使它與滾動(dòng)體粘在一起，還有可能會(huì)使保持架與內(nèi)外圈之間的摩擦變大。振動(dòng)和噪音進(jìn)一步變大，Z終造成軸承損壞失效。

3　滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

①振動(dòng)信號(hào)分析診斷法。在滾動(dòng)軸承的監(jiān)測(cè)診斷方法中使用Z廣泛的一種方法就是振動(dòng)信號(hào)分析診斷法。當(dāng)滾動(dòng)軸承表面部分受損時(shí)，軸承會(huì)產(chǎn)生周期性的寬帶脈沖激勵(lì)信號(hào)。滾動(dòng)軸承振動(dòng)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(dòng)特征頻率。對(duì)于低頻段的頻段譜線進(jìn)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(dòng)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(dòng)信號(hào)，從而進(jìn)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(hào)包含超過20kHZ高頻部分。高頻信號(hào)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(rùn)滑狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷法。當(dāng)軸承滾動(dòng)表面的潤(rùn)滑狀態(tài)發(fā)生變化，如從全液潤(rùn)滑?渡到干摩擦?xí)r，金屬間的直接接觸時(shí)間會(huì)不斷的增加，軸承所受的沖量值也會(huì)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(cè)工作中常用的兩種方法。③溫度監(jiān)測(cè)診斷法。滾動(dòng)軸承做為一種旋轉(zhuǎn)部件，在工作時(shí)就會(huì)有熱量產(chǎn)生。當(dāng)軸承發(fā)生某種損傷時(shí)，軸承溫度會(huì)發(fā)生變化，因此，軸承溫度監(jiān)測(cè)方法可以用于診斷軸承的故障。但是，當(dāng)軸承溫度出現(xiàn)明顯時(shí)，所發(fā)生的故障往往已經(jīng)達(dá)到非常嚴(yán)重的程度，所以這種方法主要用于輔助監(jiān)測(cè)和診斷方法，確保重要設(shè)備不會(huì)發(fā)生報(bào)廢事故。

4　改進(jìn)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(jì)單位完善車軸圖樣，增加車軸引入段長(zhǎng)度。有效改善軸承壓裝對(duì)正時(shí)的配合關(guān)系，減少壓裝阻力，且對(duì)于軸承與軸頸的有效結(jié)合面沒有任何影響，對(duì)車軸的強(qiáng)度影響亦微乎其微。（2）加工車軸時(shí)，引入段長(zhǎng)度按尺寸上限進(jìn)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(duì)正時(shí)的壓裝阻力。（3）加工軸承內(nèi)徑時(shí)，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(duì)正時(shí)的壓裝阻力。（4）軸承壓裝前，對(duì)車軸進(jìn)行整備時(shí)，逐個(gè)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(shí)，先使用砂布進(jìn)行打磨，以利于軸承順利與車軸對(duì)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(dāng)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(duì)正時(shí)的阻力。（3）加強(qiáng)軸承壓裝設(shè)備的狀態(tài)檢查，對(duì)導(dǎo)向套直徑進(jìn)行定檢檢查，在保證軸承順利裝入和退出的前提下，導(dǎo)向套的直徑越大越有利于軸承順利對(duì)正。

4.2密封罩

工人對(duì)車輛進(jìn)行檢修或者大修時(shí)，針對(duì)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(duì)其進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)管和嚴(yán)格把控。加強(qiáng)監(jiān)督意識(shí)，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(qiáng)各級(jí)修程對(duì)輪對(duì)的檢修,保證輪對(duì)特別是車輪踏面質(zhì)量,避免踏面缺陷對(duì)軸承的沖擊和損壞。

結(jié)束語

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

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來源：《防護(hù)工程》2019年8期