浅谈铁路客车轮对和滚动轴承组装及检修

 浅谈铁路客车轮对和滚动轴承组装及检修

赵静

中车唐山机车车辆有限公司   河北省 唐山市

摘要：在铁路客车走行部件中轮对为最关键部位，而铁路客车轮对故障是铁路客车常见故障问题之一，对于车组安全性及运行效率具有重要影响。关注轮对出现故障以并进行相应处理和防范是搞好铁路客车安全风险管理的一项十分有效的举措。为提升铁路客车运行质量，需要对铁路客车轮对进行持续检修，并对故障解决方案进行合理利用，进一步提升铁路客车运用效率与安全性。文章就铁路客车的轮对故障展开分析与讨论，根据不同故障问题展开分析与解决措施，以此来提升铁路客车在运营期间的稳定性与安全性。

关键词：铁路客车；轮对和滚动轴承；检修

前言：声音诊断技术是目前先进的探测诊断技术之一，广泛应用于航空航天和铁路客车滚动轴承故障轨边声学诊断系统中。铁路客车滚动轴承大修时采用声学诊断系统这一设备采集和分析转动滚动轴承噪声，从这些噪声中找出轴承故障并加以判断，以达到专业大修和提高质量之目的。

一、轮对简述

轮对是用两个车轮通过冷压装的方式与车轴组装而成。轮对具有保证车辆沿钢轨运行及转向、承受铁路客车全部静、动态载荷、将其转移到钢轨等功能，无规律运行将产生转移载荷传递到铁路客车等。这之外，铁路客车运行与制动还都是由轮对来完成。铁路客车轮对主要有两种，一种是盘型轮对，一种是非盘型轮对。盘型轮对的制动装置为制动盘和闸片，非盘型轮对的制动装置闸瓦。车轴与车轮装配压力及冲压工艺要求严格，轮对内测距为1353±2mm。为了确保铁路客车顺利运行，减小轮轨相互作用力与运行阻力、轴颈与车轮踏面椭圆度与偏心度、轴颈锥度等均不得超出规定范围。

二、车辆轮对参数检测方法

车辆轮对参数检测方法分为静态检测和动态检测。

具体方法：

（一）手动便携式测量方法

手动便携式检测方法主要是对轮对进行多张或者单张几何尺寸的检测，其主要手段为各类手持仪器，包括第四种检查器和轮径尺。该测量方法优势明显，不但操作方便，应用范围广，但同时其弊端也十分突出。主要是测量数据比较单一，测量的自动化程度不高，数据低于自动化设备。

（二）高精端设备的自动化测量方法

该自动测量方法能支撑轮对和转动轮对，用多个检测探头测量轮对的内部缺陷。主要装置是轮对镶入部自动超声波探伤设备和轮对轮辋超声波自动探伤装置。该测量方法所测信息准确，可以自动识别出轮对内部各种类型、各种位置的缺陷，但是需铁路客车驶入专用轨道才能测得，比较耗时。

这两种测量方法都有其显得优缺点，在实践中应考虑到具体情况并适时规避不足，弘扬各种测量技术之所长。

三、铁路客车滚动轴承的失效形式

铁路客车滚动轴承作为铁路客车车辆上的关键部件，它的技术状态好坏直接影响客车运行品质及安全，所以检修单位都十分重视客车滚动轴承新造及大修工作，以确保证明滚动轴承处于完好的技术状态。

铁路客车滚动轴承为圆柱滚子轴承，它的工作原理就是用滚动摩擦取代滑动摩擦，它的作用就是借助内外圈间滚动体的滚动来达到传力与滚动的目的。内圈紧配轴颈，外圈和轴箱配合，允许少量旋转，车轮旋转时，内圈随着轴颈旋转，而带动保持架和滚动体旋转，滚动体既沿着内外圈滚道做公转又围绕自身轴心做自转，两者之间的接触处于连续变化中，各部件之间不存在滑动摩擦现象，它所运输的物体和支撑物接触处于连续变化状态，称之为滚动摩擦现象，铁路客车滚动轴承接触就是这类现象。

铁路客车滚动轴承具有径向游隙与轴向游隙来保证滚动体的自由旋转。保持架用于保持各个滚动体的姿态，避免歪斜及互相撞击，确保滚动体能够沿着滚道均匀排列。滚动体以轴承内部两套圈之间往复滚动并由保持架辅助匀速布置，其大小与数量与轴承负载能力及性能有直接联系。保持架除均匀分隔滚动体外，还有引导滚动体转动和提高轴承内润滑性能的功能。

四、将声音诊断技术运用到铁路客车滚动轴承大修中

（一）应用综述

当前，声音诊断技术被广泛应用于各行业，其中用于客车车轮擦伤诊断。滚动轴承的缺陷形式不一样，具体表现在转动过程中会产生不一样的响声，空载转动过程中运转速度愈高响声愈明显。当前铁路部门对客车滚动轴承进行大修时，多数依靠肉眼对轴承缺陷进行检测，为避免漏检漏修现象的发生，提高轴承大修质量和确保轴承运行质量，轮轴装配之前利用声音诊断技术对轴承进行故障诊断或者缺陷检测是非常必要。具体做法如下：把轴承外圈套入已经热装在轴颈的内圈上，把轴承套入已经热装有内圈的轴颈内，用手迅速盘动轴承外圈，使轴承迅速回转，轴承回转时便产生一定响声。滚动轴承表面出现缺陷后，轴承在缺陷处运行时会发生冲击振动。这类冲击振动不同于一般的振动，频率范围较宽，能激发轴承部件产生共振而诱发异常声音。该类信号具有各冲击作用持续时间短、时域能量小、而频率丰富、冲击呈周期性等特征。由于各个运动部件的转动速度不同，从而导致了冲击周期的差异，造成故障频率，故障波形的差异。故障波形是其故障模式特定表现形式的体现。

（二）

铁路客车滚动轴承大修声音诊断关键技术

第一，使用声学传感器。先进声学诊断技术使用单侧6个声学传感器，每个传感器设计有效区域约0.5m，并且可以互相交叉，以确保轴承处于检测区域时传感器所接收轴承振动信号均持续存在。在传感器和放大器间使用自适应校准技术以保证6个声学传感器对接收信号灵敏度一致。对6个传感器所接收到的信号加以综合，该信号综合技术也是系统非常关键之一。声学传感器采用阵列技术，确保轴承故障信号区分全面。第二，智能化故障诊断。从各种复杂噪声中抽取轴承故障声信号，对于故障诊断方法提出了更高要求，不同转速时轴承故障模式极难辨识，需利用先进智能化方法辨识，并用大量实测数据加以校正与改进。该系统利用多级傅立叶变换（MFT），对接收信号进行能量谱和功率谱分析，并利用模糊诊断和小波形分析法建立数学模型；（2）所得数据录入系统分析软件包。最后依据数据库内不同轴承故障信号频率，能量及幅值等值线对轴承故障类型及故障等级程度进行诊断。

结语：

铁路客车车辆行驶时轮对高速转动滚动。既要承受车组自身及旅客的总重，又要自身产生冲击振动荷载。伴随着全路年度内多条高速铁路和客运专线投入运营，铁路客车产量越来越大，各类车轮故障也会伴随轮对走行公里数越来越多，所以加强铁路客车车辆轮对故障研究与了解和铁路客车车轮检修维护工作更加重要，把握好车轮缺陷故障发生机理并把握好相关预防与控制措施，对于进一步提高铁路客车检修运用质量、改善铁路客车运行安全性有着十分重要的作用。

参考文献：

[1]杨浩.铁路货车车辆轮对故障原因、危害分析及解决措施研究[J].技术与市场，2018，25（05）：81+83.