摘　要：從軸承的潤滑狀況、製造質（zhì）量和配合尺寸等方麵對某新型地鐵車（chē）輛轉向架軸箱溫升異常進行分析，確（què）定軸承安（ān）裝孔尺（chǐ）寸與形位公（gōng）差不理想是導致溫升異常（cháng）的主要原因，並進（jìn）行溫升試驗驗證（zhèng）。
　　關鍵詞：軸箱；溫升；原（yuán）因分析；溫升試驗
　　1　影響軸箱溫升（shēng）的因（yīn）素
　　軸箱組裝（簡稱軸箱）是機車車輛轉向架上的關鍵部件之一，在其運用過（guò）程中溫（wēn）升正常是其工作狀（zhuàng）態良好的（de）重要標誌。一旦溫升異（yì）常，將加（jiā）速軸承的損（sǔn）壞，並可能造成熱軸，對（duì）行（háng）車（chē）安全造成嚴重威脅。
　　如果裝（zhuāng）配和潤滑（huá）得當，軸箱溫（wēn）升曲線一（yī）般如圖1中的（de）曲（qǔ）線Ⅰ所示。在（zài）開始運轉階段（duàn），軸箱軸承轉速（sù）提高，單位時間內的發熱量持續增加，軸箱（xiāng）溫度上升很快。但是軸箱溫度的（de）快速上升（shēng）使（shǐ）得軸箱與外界環境之間溫度差增大，散熱速度加快，溫（wēn）升速度趨緩。隨（suí）著軸承轉速升至某一速度並保（bǎo）持該速度持續運轉，軸箱的發熱（主要（yào）是軸承的發熱）與散熱漸漸達（dá）到一種動態（tài）平衡，溫升維持在某（mǒu）一（yī）水平。 　　可見，軸箱溫升的（de）高低程度取（qǔ）決於發熱與散熱（rè）兩個方麵。如（rú）果某些因素導致軸箱軸承發熱量增加或軸箱散熱（rè）水（shuǐ）平下降，而其它條（tiáo）件保持不變，則軸箱溫升水平將升高，其溫升曲線如圖1中的曲線Ⅱ所（suǒ）示。一旦（dàn）曲線Ⅱ的發（fā）熱、散（sàn）熱平衡點過（guò）高（gāo），就會（huì）出現溫升異常（cháng）現象。
　　2　某新型軸（zhóu）箱溫升異常的原因分析
　　我公司在2006年研製某新型地鐵車輛轉向架時，參（cān）照EN12082《鐵路用軸箱性能試驗》對新設計（jì）的軸箱進行了溫升試驗（yàn）。模擬實（shí）際工況運轉2h，4個軸箱的Z終溫升有所差異，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位軸箱（xiāng）的溫升（shēng）較為均勻且均小於30K，Ⅳ位軸箱溫升異常（接近40K）。各軸箱的Z終溫升值和溫升曲線分別如表1和圖2所示。 　　本次軸箱（xiāng）溫升試驗中的4個軸箱體材質相同、表麵塗層（céng）工藝（yì）相同，通風冷卻方式一致。因此，Ⅳ位軸（zhóu）箱溫升異常應該不是其散熱條件（jiàn）特別惡劣（4個軸箱（xiāng）散熱條件基本相同）所致，而極可能是其軸承（chéng）異常（cháng）發熱引起的。
　　但影響軸承發（fā）熱的因素有很多，如軸承質量、潤滑狀（zhuàng）況、配合、運轉速度以（yǐ）及承載大（dà）小等。為了確定導致Ⅳ位軸箱溫升異常的原因，我們對這（zhè）4個軸箱進行（háng）解體並（bìng）對比檢查軸承的潤（rùn）滑狀況、製造情況及配合（hé）情況等關鍵因素（sù）。
　　2.1軸承的潤滑狀況
　　潤滑脂可以隔離軸承滾動體的金屬表麵，減小摩擦與磨損（sǔn）^[1]，並帶走軸承中產生的摩擦熱，因此有（yǒu）助於軸箱溫升維（wéi）持在較低水平。但是，如果（guǒ）潤滑脂變質或混入（rù）了雜質，將會影響其潤滑作用的發揮（huī）。加脂量的多少也很重要，一般以占軸承（chéng）腔1/3～1/2的空間為（wéi）宜（yí）。軸承內潤滑脂過少，則潤滑不充分，軸箱溫升難以（yǐ）維持在較低水平;軸承（chéng）內潤滑脂過多，則多餘的（de）潤滑脂將堆（duī）積在軸承的（de）滾道和保（bǎo）持架上，軸承旋轉（zhuǎn）時阻力增大，摩擦生熱增多，軸箱溫（wēn）升也會偏高。對比檢查發現，上述各軸承中的（de）潤滑脂填充量適中，顏色正常，濃度均勻，沒有硬塊和顆粒，無異（yì）常情況。顯然（rán），各軸（zhóu）承潤滑狀況均正常，Ⅳ位軸箱溫升異常不是其軸承潤滑不當所致。
　　2.2軸承（chéng）的製造情況
　　如果軸承外圈、內（nèi）圈、擋圈各表麵光潔度不合格，有劃痕、劃傷^[2]等，就可（kě）能增大軸承的表（biǎo）麵摩擦力矩，導致軸承摩擦（cā）生熱增（zēng）多。但通過對（duì）清洗幹淨的軸承進行目測檢查，各軸（zhóu）承的外圈、內圈、擋圈的表麵未發現有劃痕、劃傷，滾動體也沒有出現異常磨損。對軸承的外徑、內徑、高度等關鍵尺寸進行了檢測，結果均符合軸承圖紙要求。因此，Ⅳ位軸箱溫升異常也不是其軸承尺（chǐ）寸不合格或表麵狀況（kuàng）不正常所致。
　　2.3軸承的配合情況
　　每一種軸承在一定的條件作用下，都有Z佳的徑向工作遊隙^[1]。該徑向遊隙保證軸承的負荷（hé）合理地分布於（yú）滾動體之間（jiān），潤滑脂油膜厚度（dù）合理且不容易破壞，軸承運轉摩擦阻力小，溫升正常（cháng）。
　　軸承的徑向（xiàng）工作遊隙視徑向配合遊隙而定，而（ér）徑向配合遊隙取決於原始徑向遊隙和軸承的配合^[3]。因此，在原始徑向遊隙一定的前提下，軸承（chéng）的配合如果過鬆或過緊，軸承的徑向工（gōng）作遊隙將過大或過小，偏離其Z佳徑向工作（zuò）遊隙（xì），運轉（zhuǎn）時可能出現溫升異常的現（xiàn）象。
　　為了（le）解各軸承的配合（hé）情況，對車軸軸（zhóu）頸部位的直徑（jìng）尺寸和軸箱軸承安裝孔直徑尺（chǐ）寸進行了測（cè）量。表2為實測的軸頸（jǐng）直徑尺寸偏（piān）差以及換算的軸承內圈配合情況（kuàng）；表3為實測的軸承安裝孔直徑尺寸偏差以及換（huàn）算的軸承外圈配合情（qíng）況。 　　從（cóng）表2中可以看出:軸頸直徑尺寸偏差在尺寸公差帶範圍內（軸（zhóu）頸直徑公差為+0.043～+0.068，軸承內徑公（gōng）差為-0.025～0），各軸承內圈的配合情況符合配（pèi）合要求（軸承（chéng）內圈配合要求為U0.043～U0.09）。
　　從表3中可以看出：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位軸箱體的軸（zhóu）承安裝孔圓柱度相對較好，直徑尺寸雖有一定起伏，但均在尺寸公差帶範圍內（軸（zhóu）承安裝（zhuāng）孔直徑公差為-0.016～+0.030，軸承外徑公差為-0.030～0），軸承外（wài）圈的配合情況滿足軸承配（pèi）合要求（qiú）（軸承外圈配合要求為U0.016～s0.060）；Ⅳ位軸箱體的軸承安裝孔的部分實測直徑尺寸落在（zài）尺寸（cùn）公差帶範圍之外，圓（yuán）柱度較大（約為0.075），軸承外圈的（de）配合情況與配（pèi）合要求之間有（yǒu）一定的差距。
　　3　試驗驗證
　　為了對上述分析結果進行驗證，選取了4件尺寸合格的同型號軸箱體按首次試驗的方（fāng）案進行了重（chóng）新（xīn）試驗。重新試驗用軸（zhóu）箱體的軸承安裝孔直徑尺寸偏差（chà）以及軸承外圈的配合情況如表4所示。重新試驗的各軸箱（xiāng）Z終溫（wēn）升值和（hé）溫升（shēng）曲線分別如表（biǎo）5和圖3所示。 　　從表4中可以看出，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ位軸箱體的軸承安裝孔直徑尺寸全部合格，軸承外圈的配合情況均符合軸承配合要求（qiú）。但比較而言，Ⅲ位軸箱體的圓柱度（dù）Z為理想（約為0.02），尺寸也Z為（wéi）均勻（yún）；Ⅰ、Ⅳ位軸箱體的圓柱度也比較理想，但比Ⅲ位軸箱體稍差一些；Ⅱ位軸箱體的軸承安裝孔直徑尺（chǐ）寸起伏較大，圓柱度相對較差（約為0.045）。從表5和圖3可以看出，Ⅲ位（wèi）軸箱溫升Z低，Ⅱ位軸箱溫升Z高，Ⅳ位軸箱與Ⅰ位軸箱溫升處於（yú）中間。
　　可見，在這兩次溫升（shēng）試驗中，軸箱溫升水平的高低與其軸箱體（tǐ）軸承安裝（zhuāng）孔的直徑尺寸及其均勻性之間均有著較（jiào）為明顯的對（duì）應關係。
　　4　結論
　　軸箱軸承的配合是影響軸箱軸承發熱和（hé）軸箱溫升的主要（yào）因素之一，而合理的軸承配合必須靠與之配合的部（bù）位（主要是軸（zhóu）頸和軸承安裝孔）的尺寸公差與形位公差來保證。在首次溫升試驗中，Ⅳ位軸箱溫升異常主要是其軸箱體的軸承安裝孔直徑尺寸公差與形位公差不理想影響了軸（zhóu）承的配合所致。
　　參考文（wén）獻（xiàn）：
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