铁路货车车辆滚动轴承运用中的故障分析及改进措施

张虎

（银川特种轴承有限公司）

摘　要：随着社会经济的发展，我国的交通行业发展迅速，铁路工程建设也有了很大进展。本文对铁路货车用滚动轴承常见故障及应对措施进行了探讨，希望能够提升铁路运输的经济效益和运行的安全性。

关键词：滚动轴承；常见故障；应对措施

引言

铁路货车车辆运用范围的不断增大，进一步提高了铁路货车车辆使用质量,提升货车车辆的安全性的问题也引起了各方面的注意。滚动轴承的运用，在车辆运行时起到了关键性的作用。所以提前做好防护措施尤为重要,一旦发生故障，其危害和后果是十分严重的。

1　压装工艺过程简介

轴承压装的主要工艺过程是将轴承和轮对经同温后，分别测量轴承内圈和车轴轴颈的直径，按照一定过盈量进行选配、组合，再使用具有曲线自动记录功能的数控液压设备通过冷压方式将轴承压装到轮对的轴颈上，并保压一定时间使得轴承压装到位。在轴承压装过程中，轴承的2个内圈依次压入轴颈，由压装设备自动记录液压缸的行程和压力。不同型号的轴承结构上存在差异，但压装过程及压装曲线记录原理相同。

2　故障原因分析

铁路机车车辆轴承大多为运用在机车和车辆之中的轴承。机车车辆中的轴承结构有牵引电动机轴承、轴箱轴承、传动系统轴承、动力设备轴承和冷却系统轴承等多种，而机车车辆轴箱轴承为首要轴承。短圆柱滚子轴承多用于客车车辆上。圆锥滚子轴承为卡车轴承居多，车辆轴承的种类、布局、功能等与机车轴箱轴承类似。

2.1异音

状态良好的滚动轴承在快速转动过程中声音比较连续而且很清脆，在反复的转动过程中不存在异音卡滞等现象。但如果在转动过程中轴承不灵活并且伴随有滚动体破碎的声音，则说明此滚动轴承存在严重故障。

2.2轴承密封罩松动

密封罩在检修时一般为未及时更换新品，导致密封罩经整形后未及时复原，外圈牙口大多与密封罩配合过盈，此种情况会造成松动。而密封座与密封圈在提速后摩擦增大，密封罩被带动一起转动，导致密封罩松动。列检时，规定要求只处理密封罩脱出。Z后致使密封罩松动的加剧，而未对其进行处理。

2.3压装曲线跳吨

轴承压装质量的好坏对车辆安全运行具有直接的影响。在实际生产中，轴承压装初始阶段位移－压力曲线跳吨现象非常普遍。虽然技术标准对轴承压装曲线跳吨限度没有明确规定，且分析认为，初始阶段位移－压力曲线跳吨对轮轴后续使用没有任何影响，但产品检验通常将跳吨超过58.8KN（Z小合格压装力）判定为曲线异常，需退卸轴承，重新选配、压装。

2.4保持架破碎增多

由于保持架本身的强度不是很高且加工制造水平也偏低，致使制造缺陷存在于保持架中。由于强度不够,保持架不能适应铁路提速重载的需要。保持架受力被轮对踏面质量所制约，从而保持架受力程度折扣大增。由此可见，对轴承保持架产生危害的是踏面故障。对保持架的危害会随着列车提速而逐渐增大。原因在于冲击力决定于列车行驶速度，列车行驶速度提高，冲击频率也随之提高。对轴承产生的危害也越来越大。Z后导致保持架破碎的原因是受压力太大，密封罩密封性减小以及外部松动，列车运行中油脂被大量甩出，润滑效果逐渐丧失。

2.5轴端螺栓松动脱出

列检人员在进行列车技术检修时，要对轴端螺栓和连接轴端螺栓的施封锁分别进行检查，如果在检查过程中发现施封锁断裂或者丢失，则应立即对轴端螺栓进行检查，如若发现轴端螺栓松动或脱出，则应立即进行摘车更换轮轴。

2.6其他

另外，装配和使用方式不正确可能会使保持架发生变形，保持架与滚动体之间的摩擦会变大，使它与滚动体粘在一起，还有可能会使保持架与内外圈之间的摩擦变大。振动和噪音进一步变大，Z终造成轴承损坏失效。

3　滚动轴承的状态监测技术

①振动信号分析诊断法。在滚动轴承的监测诊断方法中使用Z广泛的一种方法就是振动信号分析诊断法。当滚动轴承表面部分受损时，轴承会产生周期性的宽带脉冲激励信号。滚动轴承振动的频谱结构可分为三类。（1）低频谱(低于1kHz)，包括轴承的故障特征频率和加工误差引起的振动特征频率。对于低频段的频段谱线进行分析，可以诊断轴承的相应故障。（2）中频谱(1~20kHz)，轴承表面损伤而引起的轴承的固有振动频率。一般是采用共振调节技术获得高信噪比的振动信号，从而进行轴承故障分析。（3）高频谱(超过20kHZ)，是指的轴承损坏造成的影响超过20kHZ频率能量分布,主要包括信号包含超过20kHZ高频部分。高频信号分析通常作为诊断初期轴承故障Z常用的一种方法。②轴承润滑状态监测诊断法。当轴承滚动表面的润滑状态发生变化，如从全液润滑?渡到干摩擦时，金属间的直接接触时间会不断的增加，轴承所受的冲量值也会相应增加，油膜阻力随之不断减小。因此，油膜电阻诊断法和油膜厚度法是监测工作中常用的两种方法。③温度监测诊断法。滚动轴承做为一种旋转部件，在工作时就会有热量产生。当轴承发生某种损伤时，轴承温度会发生变化，因此，轴承温度监测方法可以用于诊断轴承的故障。但是，当轴承温度出现明显时，所发生的故障往往已经达到非常严重的程度，所以这种方法主要用于辅助监测和诊断方法，确保重要设备不会发生报废事故。

4　改进措施及建议

4.1避免轴承压装曲线跳吨的措施

(1)建议车轴设计单位完善车轴图样，增加车轴引入段长度。有效改善轴承压装对正时的配合关系，减少压装阻力，且对于轴承与轴颈的有效结合面没有任何影响，对车轴的强度影响亦微乎其微。（2）加工车轴时，引入段长度按尺寸上限进行控制，可以有效增加轴承内圈锥面母线与车轴引入段的母线夹角，减少轴承与车轴对正时的压装阻力。（3）加工轴承内径时，内径与锥面的过渡圆弧按偏小控制，减少轴承内圈与轴颈引入段的接触面积，可有效降低轴承与车轴对正时的压装阻力。（4）轴承压装前，对车轴进行整备时，逐个检查轴颈引入段后部过渡部位的加工质量，过渡不圆滑时，先使用砂布进行打磨，以利于轴承顺利与车轴对正。（5）完善车轴成型磨削加工参数，可将轴颈引入段后部过渡部位改为成型磨床磨削，并适当加大过渡部位圆弧半径，以此增加轴承内圈锥面母线与车轴引入段的母线夹角，减少轴承与车轴对正时的阻力。（3）加强轴承压装设备的状态检查，对导向套直径进行定检检查，在保证轴承顺利装入和退出的前提下，导向套的直径越大越有利于轴承顺利对正。

4.2密封罩

工人对车辆进行检修或者大修时，针对外圈和密封圈的过盈量，从外圈和密封罩过盈量入手。

4.3轴承保持架

制造厂家必须提高工艺水平。质检部门应对其进行质量监管和严格把控。加强监督意识，消除产品的制造缺陷。应把刚保持架替换成塑料保持架，应适应以后车辆提速积极开发新材料，要求提高保持架质量。加强各级修程对轮对的检修,保证轮对特别是车轮踏面质量,避免踏面缺陷对轴承的冲击和损坏。

结束语

综上所述，对滚动轴承的故障形式和故障的发展阶段熟知是诊断滚动轴承故障的必要条件。对滚动轴承故障诊断的分析原理和方法掌握则是准确诊断滚动轴承故障的前提。

参考文献

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[4]李慧,马正先.机械零部件结构设计实例与典型设备装配工艺性[M].化学工业出版社,2016.

[5]夏新涛,徐永智.滚动轴承质量的乏信息评估[M].科学出版社,2016.

来源：《防护工程》2019年8期