貨（huò）車轉向架滾動軸承剝（bāo）離（lí）的原因分析及建議
2013-03-15
隨著鐵路運輸業的發展，貨物（wù）列（liè）車（chē）提速（sù）重載增加了軸承負載量，導致軸承（chéng）故障增加，缺陷程度日趨（qū）嚴重，危及行車安全。因（yīn）此，提高軸承質量成為亟待解決的問題。
1 問題的提出
剝（bāo）離是貨車滾（gǔn）動軸承Z主要的故障現（xiàn）象。為提高貨車轉向架滾（gǔn）動軸承運行質量，非常有（yǒu）必要分析剝（bāo）離形成（chéng）的原因，製定相應的（de）改進措施。
2 原因分析
2.1 軸承存在質（zhì）量缺陷
2.1.1 熱（rè）處理不當
滾動軸承的外圈、內圈（quān）表麵硬度較高，它承載能力強、變形較（jiào）小，不易出現剝（bāo）離（lí）現象。但在製造（zào）過程中，加熱不足、冷卻不良、淬（cuì）火處理不到位（wèi）等原因就會造成軸承內圈、外圈表麵（miàn）硬度不均勻，使其表麵的（de）耐磨（mó）性和疲勞強度不一致，這種情況下易造成剝離現象。
2.1.2 軸承存在表麵缺陷
軸承的內圈、外圈、滾（gǔn）子（zǐ）存在表麵缺陷，例如表麵存在夾渣、氣泡，特別是表層較淺部位的氣泡，在軸承承（chéng）受載荷運轉過程中，氣泡呈（chéng）增大趨勢，突破表層時（shí）就形成凹坑。如果存在夾渣，在滾（gǔn）道（dào）較深處（chù）易出現疲勞失效的（de）現象，這種（zhǒng）夾渣處也是疲勞（láo）失效的主要部位，易造成應力集中，在長期的接觸應力作用下，出現剝離現（xiàn）象。
2.1.3 加工精度不合格（gé）
軸承內圈、外圈（quān）、滾子表麵（miàn）加（jiā）工精度未達到工藝標準（zhǔn），會（huì）出現應力集中（zhōng），易出現早期剝離現象。
2.2 超載、偏載
貨車滾動軸承（chéng）一般為圓錐滾子（zǐ）軸承，滾子與軸（zhóu）向有一個角度，即使受到純徑向（xiàng）載荷作用時，也會（huì）產生軸向力。當列（liè）車在超載與偏載的情（qíng）況（kuàng）下，軸承所承受的徑（jìng）向負荷過大，滾子、外圈都受到脈動循環作用力，同時（shí），也承受（shòu）過（guò）大的軸（zhóu）向力，軸承滾動體（tǐ）和內、外（wài）圈滾道麵上均承受周期性載荷的作用，從（cóng）而產生周期變化（huà）的接觸應力，當應（yīng）力達到一定（dìng）程度的時候，在滾動體或內、外圈滾道的表層產生塑性（xìng）變形，Z後在工作（zuò）表麵出（chū）現細微的（de）裂紋，直至形成麻點剝落。
2.3 潤滑不良
潤（rùn）滑脂（zhī）可以在滾動表麵形成強度較（jiào）高的（de）動壓膜，能承受較大的載荷，而且能起到密封（fēng）作用。一般軸承注油量是在能（néng）保證充分潤滑的前提下較少為宜。適量的注油可（kě）以減少摩擦、延長疲勞（láo）壽命（mìng）、排出摩擦熱，也（yě）能防止雜（zá）質進入軸承。如果注脂量（liàng）過少，就會造成缺脂（zhī）或幹摩擦，使內（nèi）圈、外圈、滾子（zǐ）之間產生過度（dù）磨損，軸承溫（wēn）度升高；注脂量過（guò）多時，潤滑脂填滿所有縫隙，軸承的散熱（rè）效果差，也會（huì）使軸承溫度升高。如果（guǒ）潤滑脂長期處於高溫狀態，潤滑脂變稀，破壞動壓油膜，經過高速重載運行後，加速軸承零件材質變化，硬度下降，易造成剝離（lí）。潤滑（huá）脂的主要性能指標（biāo）是錐入度與滴點，如果潤滑脂的錐入（rù）度比規定要求的值小，那麽潤滑脂承受極壓的（de）能力就小（xiǎo），這樣就會造（zào）成滾道與滾（gǔn）子的過度磨（mó）損；如果潤滑脂的滴點（diǎn）比規定要求的值小，就易造成（chéng）潤滑（huá）脂變稀，油膜強度變小，易造成甩油及滾道與（yǔ）滾子的過度磨損，這2種情況都易造成（chéng）軸承剝離。
2.4 軸（zhóu）向遊隙不符合（hé）規定
軸向遊隙的大小對軸承的疲勞壽命、溫升等都有很大影響（xiǎng），在工藝條件與運（yùn）行條件允許的情況下，遊（yóu）隙應接近下限（xiàn）。如（rú）軸向遊隙過（guò）小，當列車通過彎道時，滾（gǔn）子與外圈、滾子與保持架受力（lì）不均勻，在（zài）軸承有限滾道區域內進行擠壓，使零件承受過大（dà）的載荷作用（yòng），造成發熱、剝離。
2.5 踏麵剝離（lí）、擦傷（shāng）
列車在運行過程中，如果輪對踏麵剝離（lí）、擦傷超過（guò）規定限（xiàn）度時，車輪的形狀發生（shēng）變化（huà），正常運動軌跡也發生變化，車輪上本來的弧麵變成（chéng）了平（píng）麵。當缺陷處與鋼軌接觸（chù）時，車（chē）輪軸心向下急落，之後隨著車輪（lún）的轉動（dòng），缺陷與鋼軌分離時，車輪軸心又急劇向上運動，這個（gè）過程當中車輪在豎直方向上的動量會在極（jí）短的時間（jiān）內發生巨大的變化，產生巨大的衝（chōng）量，使（shǐ）內（nèi）圈與滾子、外圈與滾子（zǐ）之間承受很大的循環脈動載荷作用。
例如車輪所受衝量為S，則S=mvl/r，其中r為輪對滾動圓半徑，l為缺陷的長度，m為車輪質量，v為列車運行速（sù）度。同時（shí）S＝Ft，即F＝S/t，F為（wéi）衝擊力，t為時間，其值很小，變化也不大。當車輪踏麵產生擦傷、剝離時，l越大，衝量S越大，衝擊力F也就越大。由於滾子的硬度（dù）比滾道大，應力集中就（jiù）直接作用在滾道上，長時間承受過大的負荷，就會使（shǐ）接（jiē）觸疲勞加劇。
2.6 保持架（jià）裂損、電蝕
常用的塑鋼保持架材質強（qiáng）度（dù）低（dī），受力結（jié）構尺寸小，或棱角處（chù）應力集中，極易在（zài）大端麵與橫梁相交處造成裂損（sǔn）。裂損後滾子將（jiāng）失去定（dìng）位支撐，運（yùn）行中就（jiù）會造成滾子間相互碰撞磨損，產生高溫，長時間高速運行易造成剝（bāo）離。當電流通過（guò）軸承時，內圈（quān）與外圈間存在電壓差，電流擊穿油膜（mó）放電，造成滾動（dòng）麵局部熔融或凹凸現象。電蝕部位金屬（shǔ）材質發（fā）生變化，硬（yìng）度降低，且（qiě）易產（chǎn）生應力集（jí）中，長時（shí）間運行將造成剝離。
2.7 其他原因
軸（zhóu）承前蓋（gài）後擋鬆動、密（mì）封罩鬆動、油封破損鬆動，都會造成水和雜質進入滾（gǔn）動區域（yù），滾道、滾子表麵易出（chū）現鏽蝕（shí），工（gōng）作表麵的粗糙度（dù）下（xià）降，造（zào）成鏽蝕部位的應力集中，造成剝離現（xiàn）象。
3 建議
（1）提高軸承熱處理工藝、滲碳工藝質量，使工作表麵各種（zhǒng）成（chéng）分分布均勻；內、外圈滾道表麵的硬度要匹配。對軸（zhóu）承鋼強度進行檢測（cè），避免鋼材中出（chū）現非金屬夾雜物，減少應力集中。保持架在衝壓成型過程中，在窗梁間存在殘餘拉應（yīng）力時（shí）進行回火處理，消除窗梁拐角處應力集中（zhōng）。
（2）對新采購的軸承Ⅳ型潤滑脂進行錐入度、水分、鋼網分（fèn）油、滴（dī）點、相似（sì）粘度、雜質含量等性（xìng）能指標的檢驗，特別（bié）是錐（zhuī）入度（dù）與滴點必（bì）須符合工藝標準的（de）要求。嚴格控製軸承的注油量（liàng）、勻脂工藝。
（3）改進（jìn）軸承注油裝置的動力部分（fèn），因（yīn）為大部分注油機的動力部分是由風壓控製，軸承在組（zǔ）裝後注油時，如果油水分（fèn）離器（qì）作用不良，風壓（yā）本身存在（zài）的水汽會隨油脂一起注（zhù）入到軸承中。另外，軸承在組裝以前須進行清洗、烘幹或脫水處理，如果烘幹不（bú）徹底，也會造成軸（zhóu）承脂混水。
（4）加大120閥的改造力度，實（shí）現列（liè）車製動波速基本一致，以免出現輪軌間的滑動而造成踏麵擦傷，從而產生（shēng）過大的衝擊力（lì）。
（5）車（chē）輛檢修電焊作業時，應接專用地線，否則（zé）可能造成軸承通過電流，使軸承零部件產（chǎn）生電蝕。
（6）軸承探傷後，各部件須進行剩（shèng）磁檢測。如果剩磁超標，會（huì）影響檢測儀（yí）器靈敏度，也會吸附鐵屑或鐵磁性粉末，進入軸承滾動區就會造成軸承磨損。軸承剝離按照故障性質屬於疲勞型，形成的主要原因（yīn）是材質疲勞、加工工藝不當、超偏載、較大的衝擊力等。不斷提（tí）高滾動軸承的製造工藝、檢修質量、組裝質量及故障診斷手段，是解決問題的關鍵所在。
