铁路货车滚动轴承故障探讨分析

铁路货车滚动轴承故障探讨分析

李楠齐晓艳伞英杰

中车沈阳机车车辆有限公司产品研发部辽宁沈阳110142

摘要：随着铁路货车新技术、新装备的逐步推广使用，铁路货车车辆的运行品质日益提高。但因轴承造修质量、车辆运行状态及外因损伤等因素，轴承“热轴”故障仍时有发生，影响了车辆运行安全并对正常的运输生产秩序造成了干扰。因此迫切需要采取有力措施，有效防止“热轴”故障的发生，确保车辆运行安全。

关键词：轴承；失效；热轴；故障

引言

近年来，我国现代科学技术水平的提高使得我国的铁路建设发生了日新月异的变化。另外，高速铁路货车重载战略的实施，使得我国铁路货车的检修工作提出了更高的质量要求。而滚动轴承作为当今铁路货车配置中一种极其重要的配件之一，其工作性能的好坏直接影响整列货车的安全。因此，对于当前工作人员来说，如何有效的提高铁路货车滚动轴承的检修质量，进而最大程度的降低铁路货车滚动轴承运用中的故障，以及如何有效的应对滚动轴承运用中的故障成为当前面临的严峻问题。

1.铁路货车轴承失效原因分析

1.1使用因素

使用因素是指与压装条件、运用条件、维护保养等有关的因素，主要包括以下几个方面：第一，选配。选配过盈量过大容易造成轴承内圈滚道面张力增加，导致轴承抗疲劳能力下降，严重时会出现断裂；选配过盈量不足容易造成轴承内圈与车轴产生相对转动。第二，压装。压装是使用因素的重要环节之一，铁路货车轴承往往因压装不当而导致整套轴承各零件之间的受力状态发生变化，造成轴承零件局部产生应力集中或损伤，导致运用早期产生故障。第三，润滑。润滑不良会使轴承零件间产生不正常的摩擦、磨损，进而影响轴承寿命。第四，密封。密封不良容易使杂质进入轴承内部，在轴承零件之间产生磨损，降低轴承使用寿命。第五，车轮踏面。车轮出现踏面擦伤、剥离及局部凹陷时，轮对与钢轨间会产生较大的径向冲击力，导致轴承剥离、保持架裂损、密封组成脱出等故障。第六，解冻库。解冻库若温度过高或加热装置位置不当，则会对轴承的油脂及密封组成产生破坏。

1.2制造因素

制造因素是指与轴承的原材料质量、制造工艺等有关的因素，主要包括以下几个方面：其一，金属材料的冶金质量金属材料的冶金质量是导致滚动轴承早期失效的主要因素。随着冶金技术的进步，原材料质量得到了明显改善，但是原材料的冶炼方法、冶炼工艺是否得当仍然是影响轴承质量的重要因素。其二，轴承的加工工艺轴承制造一般要经过锻造、车削加工、打印标记、热处理、磨削加工、探伤、表面磷化处理、油封及保持架制造和组装等。各加工工艺的合理性、先进性、稳定性也会影响到轴承的使用寿命，其中热处理、磨削加工和组装工序是影响轴承质量的重要方面，往往与轴承失效有着更为直接的关系。

1.3设计因素

轴承的设计不仅包括自身结构形式，还包括轴承原材料、润滑脂、密封等方面的选择及设计，其优劣也关乎到轴承的使用寿命和运用安全。

2.铁路货车“热轴”故障分析

若轴承零件失效后继续运用，可能会导致故障扩展，进而产生高温被红外轴温探测系统（THDS）探测后预报拦停，最终发生“热轴”故障或事故。“热轴”一般表现为轴承温度超过规定限度，严重情况下会出现冒烟、起火等，并伴随有轴承零件的变色、变形、烧毁和脱落等，是质量与运用的综合性问题。根据实践中积累的知识和经验，从轴承热量产生的机理分析，将“热轴”故障原因分为：摩擦热、卡滞热，油脂搅拌热及外因等。

2.1摩擦热

主要表现为车辆运行中密封组成与前盖、后挡摩擦产生热源形成“热轴”。其中，密封组成脱出引起摩擦是由于轴承组装时，密封组成偏压导致牙口凸台损坏或密封组成与外圈牙口部位配合过盈量不足。运行一定时间后，密封罩组成脱出，导致密封组成与前盖或后挡接触而产生相对摩擦，发生“热轴”；前盖、后挡的护缘内径和凹槽深度超限引起摩擦，主要是由于检修过程中轴承附件尺寸检测和选配不到位造成。

2.2卡滞热

轴承内外圈、滚子滚道面剥离或裂损，保持架断裂及制造质量等均会使轴承卡滞，迅速产生热源。第一，轴承内外圈、滚子滚道面剥离。产生剥离的原因包括原材料、热处理、加工与组装、润滑、密封、压装及运用等。剥离是一种次临界循环载荷引起的与稳定应力有关的开裂机理，剥离可以起源于表层或表层下。起源于表层的剥离与应力集中或磨损有关；起源于表层下的剥离通常与基体中的夹杂物尤其是氧化物有关。第二，保持架断裂。制造质量不良或受外来冲击等均会造成保持架断裂。保持架断裂后，原轴承组件的运转状态会被破坏，同时外力的不断冲击可能造成滚子的位移、卡阻，进而出现“热轴”。第三，外圈、滚子等裂损故障。当轴承外圈或滚子中存在原始缺陷或受到意外损伤，在运用中沿缺陷或损伤部位扩展，破坏了轴承内部的滚动接触条件，则会导致轴承内部温度急剧升高，最终发生“热轴”。第四，造修质量不良。造修质量不良会使内部接触关系发生变化，造成轴承运转卡滞，导致“热轴”。

3.防止“热轴”故障措施

3.1加强源头质量卡控，提高轴承新造、大修质量

一是严格控制轴承原材料质量，提高轴承钢原材料的纯净度，防止轴承内外圈滚道及滚子滚动面的条状、片状剥离；另外，轴承钢厂需降低轴承钢中的氧含量。二是加强轴承磷化、热处理工序控制。更换或添加磷化液时，必须在无磷化工件时完成，以防止轴承外圈滚道因磷化腐蚀而造成剥离。三是加强热处理工序控制，渗碳热处理前轴承套圈表面要保证清洁，严禁污染，防止轴承外圈渗碳不均。套圈锻造时加强炉温的有效控制，保证始锻、终锻温度。

3.2严格落实轮轴检修工艺，强化轮轴检修质量

一是在确保轴承寿命管理不过期的前提下，对轴承进行外观检查。首先清除轴承上的灰尘油污，严格落实转动检查和游隙检测要求；其次重点判断轴承是否存在内部故障，并观察密封是否良好无窜出。二是加强轮对踏面故障检查。作业时应确保踏面检查全覆盖，发现踏面擦伤、凹陷或剥离超过限度时，需将轴承退卸检修，待踏面故障消除后才能装车使用。三是确保轴承压装和关盖质量。轴承压装时确定正确的配合过盈量，压装后需及时确认压装曲线是否合格，轴向游隙是否达标；关盖前加强对轴承附件的检查，关盖作业要特别注意前盖不能发生径向和轴向的偏装，关盖后轴端螺栓力矩需符合工艺要求。压装和关盖后均需进行转动检查以确保轴承转动良好。四是加强装车质量控制。重点检查承载鞍面，不得存在焊点、硬点、凸起等技术状态不良情况[1]。

3.3加强轴承一般检修工艺控制，提高轴承检修质量

一是落实外圈探伤标准，加强探伤设备的日常性能校验，确保设备的可靠性。探伤作业时，应对外圈内外侧表面进行全面检查。牙口配件处为裂纹多发部位，需重点检查。二是加强轴承组件外观检查和尺寸检测。外观检查控制重点是清洗质量和检查是否全面；尺寸检测需确保各轴承检测仪的精度和性能稳定，检测完成后全套轴承组件必须原套原位组装，不得混淆或发生错位。三是确保密封组成的组装质量。组装油封后加强检查，油封必须压装到位。压装密封组成时，密封组成需正位，不得偏压，以确保与外圈牙口过盈量符合要求[2]。

结论

简而言之，文章主要针对铁路货车滚动轴承发生失效以及“热轴”故障的原因，简述了货车车辆“热轴”故障常见的几种表现形式，并提出了相关防范措施，希望能给相关人士提供参考。

参考文献

[1]黄旭军，路际，宗栗冰.铁路货车滚动轴承异音故障的探讨[J].哈尔滨铁道科技，2018，30（01）：35-36.