劉偉
（廣州市地下鐵（tiě）道總公司車輛（liàng）中心大修部，廣東　廣州　510380）

　　摘　要（yào）：隨著經濟的發展和（hé）社會的進步，交通問題嚴重製約著我國城市的發展。地鐵作（zuò）為有效解決城市交通問（wèn）題的途徑，近（jìn）年來取得長足的發展。與此同時與之（zhī）配套的地鐵列車軸承發展也很快，例如南口、洛軸（zhóu）、西軸（zhóu）等各專業廠家，推進了（le）國內滾動軸承（chéng）的迅速（sù）發展。
　　關鍵詞：軸承；磨損；潤滑
　　1　滾動軸承的結構與特點
　　1.1 滾動軸承的特點
　　1）摩擦力小。滾動軸承是將（jiāng）滑動軸承的滑動摩（mó）擦轉化成滾動摩擦（cā），大大降低了摩擦係數（shù），減小了摩擦力。一般滑動軸承（chéng）的摩（mó）擦（cā）係數為0.08-0.12，而滾動軸承的摩擦係數僅為0.001-0.005。
　　2）速度高、載（zǎi）荷大。據統計，使用滑動軸承，車軸載荷14t時，Z高速度達80km/h；改用滾動軸承後，車軸載（zǎi）荷為20t，Z高速度可達120km/h。
　　3）壽命長、安全性高（gāo）。由於滑動軸承康擦力大（dà），軸頸磨損很快，而滾動（dòng）軸承幾乎沒有磨損。
　　4）費用低。滾動軸（zhóu）承用軸承鋼製造，並經過熱處理，因此，滾動軸承不僅具有較高的機械性能和（hé）較長的使用壽命，而且可（kě）以節省製造滑動軸承所用的（de）價格較為昂（áng）貴的有色金屬（shǔ）。
　　5）維修方便。目前滾動軸承已實現標準化、係列化、通用化，適於大批量生產和供應，使用和（hé）維（wéi）修十分方便；目前，我（wǒ）國大部分（fèn）地鐵車輛車軸主要采用的是免維護密封式雙列圓錐滾子軸承。如廣州地鐵除（chú）一號線車輛（liàng）使用圓柱（zhù）滾子軸承之外，二號線、三號線、四號（hào）線使用（yòng）的均是密封式雙列圓錐滾子軸承。廣州地鐵二號（hào）線軸箱軸承采用的是（shì）SKF生（shēng）產的型號為BTZ-8545-01和BTZ-8545-02密封式雙列（liè）圓錐滾（gǔn）子軸承。
　　1.2 廣州（zhōu）地鐵二號線（xiàn）軸箱軸承（BTZ一8545雙列圓錐滾子軸承）具有的特點
　　1）傳動效率高，發熱量少，因此（cǐ）可以減少潤（rùn）滑油的消耗（hào），潤滑維護較為（wéi）省事。
　　2）重（chóng）量（liàng）輕、體積小、安裝方（fāng）便。安裝時無需另行調整（zhěng）和加（jiā）油（出廠時已填充好潤滑脂（zhī））。
　　3）是密封型的雙列圓錐滾子軸承，係密封係列產品。可防水防塵（chén）。
　　4）軸承可根據軸徑選配。
　　5）額定壽命約為一百二十萬公裏。
　　1.3 廣州地（dì）鐵二號線（xiàn）軸箱軸承（chéng）（BTZ一8545雙列（liè）圓錐滾子軸（zhóu）承）關（guān）健技術分析
　　1）圓（yuán）錐滾子軸承有圓錐形內圈和外圈滾道（dào），圓錐滾（gǔn）子（zǐ）排列在兩者之間。所有圓錐表麵的投影線（xiàn）都在軸承軸（zhóu）線的同（tóng）一點相聚。這種設計（jì）使圓錐滾子軸承特別適合承受複合（徑向與軸向）負荷（hé）。軸（zhóu）承的軸向負荷能力大部分是由接觸角α決（jué）定（如圖（tú）1）；α角度（dù）越大，軸向負荷能力就越高（如圖2）。角度大小用計算係數e來表示；e值越大，接觸角度（dù）越大，軸承承受軸向負荷的適用性就越大。由於（yú）滾子端麵與內套擋邊在軸承工作狀態（tài）是滑動摩擦，如果不能選擇合理（lǐ）的（de）幾何形狀，就不能保證良好的接觸和充分潤滑狀（zhuàng）態，導致滾子端麵與擋邊幹摩擦，引起溫（wēn）度驟增，使軸承很快燒（shāo）傷、損（sǔn）壞。為此，對運行一個架修期（5年）進（jìn）行架修的BTZ一8545軸承進行分析發現，滾子端麵與套圈擋邊接觸於油溝附近的滑動摩損Z少，潤滑（huá）條件（jiàn）Z佳。因為（wéi）滾子（zǐ）端麵呈球麵，擋邊表麵母（mǔ）線是直線，接觸為點接觸，接觸點在（zài）油溝附近，使擋邊的工作（zuò）表麵外部與滾（gǔn）子端麵形成一個間隙，保證了潤滑的充分，防止了幹摩擦的產生。

 

　　2）根據軸承的類（lèi）型、尺寸和運轉條件的不同，選（xuǎn）用不同的潤滑劑和潤滑（huá）方法。滾動軸承的潤滑劑一般采用油和（hé）脂兩種，潤滑油性 能好壞接影響軸承性能和使用壽命。注脂（zhī）量的多少、密封不嚴、滾動表（biǎo）麵和（hé）滑（huá）動表（biǎo）麵的加工精度低和幾何性狀差使（shǐ）油膜形成不充分等，也能造成溫（wēn）度升高使潤（rùn）滑脂（zhī）工作條件惡化，老化加速，粘（zhān）度下降，導致甩油現象的發生，廣州地鐵（tiě）二號線輪軸軸承當初采用的是SHELLALVANIA2760B軸承潤（rùn）滑脂，在長時間（jiān）的使（shǐ）用後發現數列車都出現了由於（yú）潤滑脂粘度（dù）下降導致（zhì）甩油的現象。而在我們把潤滑油的型號更改為KAJOWae-zlagerfett08530之後甩油現象已經基本絕（jué）跡。可見正確選用潤滑（huá）脂是非常重要的。另外軸承對潤滑脂的清潔度也有較高的要求，雜質混入潤滑脂中，特別是固體金屬夾（jiá）雜物，會使軸承磨損加快，從而降低軸承的使用壽命；還要注意軸承潤滑脂的填充量，通常潤滑脂填充（chōng）量為軸承內自由空間30-50%。若填充過多，在高速（sù）情況（kuàng）下，特別容易引起軸承溫度（dù）升高，油脂融（róng）化並可能（néng）導（dǎo）致燃（rán）軸（zhóu）。
　　3）油膜厚度與表麵粗（cū）糙度之比叫作油膜參（cān）數，以（yǐ）“λ”表示，實踐證明，λ<1時，金屬往往處於接觸狀態（tài），成為境界潤滑而磨損，甚至可能產生燒傷或咬卡，導致軸承損壞。λ>4 時，軸承壽命增大，油膜充分形成。λ=1-4 時，處（chù）於（yú）彈性流體動力潤滑區域。有關（guān）資料（liào）介紹（shào），λ≤3時（shí），疲勞壽命急驟下（xià）降，從下表（表1）所示可看出，λ值的大小（xiǎo）對軸承滾道疲勞剝落的影響是很大的（de）。油膜（mó）厚度的數值很小，一（yī）般為0.05μm-0.8μm，因此，要確保形成油膜潤滑，對零件工作表麵粗（cū）糙度要有一定的要求，才能保（bǎo）證油膜參數λ值（zhí）的增大。

 

　　4）軸承在其運（yùn）轉總小時數或總轉數超過軸承計算壽命後，所發生的疲勞剝落為正常失效，產生（shēng）正常失效的原因是（shì）滾動表麵的金屬由於運轉時的應力（lì）循環數超過（guò）材料的疲勞極限，從次表層開始萌生疲勞裂紋，並（bìng）向表麵（miàn）層開裂而落下金屬碎片一一剝落。軸承疲勞（láo）剝（bāo）落絕大多數都（dōu）是滾子和滾道母線（xiàn）邊緣中部呈凹（āo）狀，使（shǐ）滾子與滾道邊緣接觸，造成邊緣地帶很大的應力集中（zhōng），加速了軸疲勞剝落（luò）的產生。由於滾子端麵（miàn）與滾子外徑垂直性不佳，會使滾子歪斜，也將產生應力集中（zhōng），導致疲（pí）勞剝落的產生。Z好的辦法是改變滾（gǔn）動體與滾道母線形狀，將滾子（zǐ）兩端直徑減少些，使滾子和滾（gǔn）道母線中部帶弧度，有了弧度，接（jiē）觸表麵負荷分布合理，不易產生應力集中，還可以減少摩擦，使軸（zhóu）承的壽命提高。
　　2　結語
　　總之，如果我們選（xuǎn）擇合適的軸（zhóu）承類型（xíng）、選擇正（zhèng）確的潤滑脂型號等，就會減少摩擦改善潤滑，使（shǐ）油膜充分形成並消除應力集中，從而防止（zhǐ）軸承疲勞剝落。延長軸承使（shǐ）用壽命（mìng）、節約成本，創造更多經濟效益。
　　參考文獻
　　【1】邱宣懷（huái）主編.機械設計（第四版）【M】.高等教育出版社（shè）.1996
　　【2】嚴雋耄主編.車輛工（gōng）程（第二版）【m】.中國鐵道出版社.2004

 

來（lái）源：《科（kē）技（jì）風》2009年09期