25K、25T既有車軸承故障分析及CRH2動車組軸承檢修探討

朱培呈 上海鐵路局上海動車客車段

時速 200km/h的 CRH2型動車組分為 CRH2A、CRH2B、CRH2E型。該型動車組即將大批量進入三、四級檢修周期。目前，僅靠南車集團青島四方機車車輛股份有限公司(以下簡稱四方公司)承擔檢修任務，已無法滿足實際需求。為此，鐵道部分別在北京、武漢、上海、廣州成立了四個動車組檢修段(基地)。上海動車客車段于2010年8月18日正式進行三級修。四級修也即將納入日程。動車組四級檢修，對我段技術人員來說，是個陌生的專業領域，是一個學習探索的過程。四級修與三級修相比，多了對軸箱軸承檢修。可見，四級修中軸箱軸承檢修檢修的重要性。因此，結合我段對25K、25T既有車軸箱軸承檢修的經驗，并借鑒四方公司的相關檢修工藝標準，對我段開展軸箱軸承四級修檢修工藝進行探討。

1 25K、25T軸承故障現象、原因分析及故障統計

1.1 25K、25T軸承常見故障現象及原因分析

1.1.1 按照故障性質分類

按照故障性質分類，可分為：

(1)耗損型：如軸承游隙因磨耗而到限使保持架磨損等。

(2)疲勞型：如滾子、內圈、外圈發生剝離、電蝕和麻點。

(3)機械損傷型：如內外圈發生裂紋、壓痕、保持架松曠、裂紋。

(4)組裝工藝標準不當：如配合面透銹，接觸不良等。

(5)油脂與其它潤滑油變質、內外圈變色、拉傷、外傷等。

1.1.2 25K、25T軸承故障定義、形態特征、部位及原因分析

(1)麻點

定義：零件表面呈分散或群集狀的細小坑點。

形態特征：呈黑色針孔狀凹坑；有一定深度；個別存在或密集分布。

部位：多出現在軸承內、外圈滾道面和滾子滾動面上，也出現在滾子球基面或內圈滾子引導面上。

原因分析：金屬表面疲勞。在滾動接觸應力的循環作用下，在金屬亞表層形成微觀裂紋，并逐漸發展成凹坑狀的微小剝離；金屬的亞表層存在夾雜物或大顆粒碳化物形成應力集中，過早產生微觀裂紋并逐漸發展成剝離；裝配不當或潤滑不良。

(2)剝離

定義：零件表面在高接觸應力的循環作用下產生的金屬片狀剝落現象。

形態特征：具有一定的深度和面積；表面呈凹凸不平鱗狀；具有尖銳的溝角。通常呈現疲勞擴展特征的海灘狀條紋。

部位：軸承內、外圈滾道面和滾子滾動面。

原因分析：過載應力作用；材質不良或熱處理不當；潤滑不良；裝配不當。

(3)擦傷

定義：零件表面因滑動摩擦而產生的金屬遷移現象。

形態特征：沿滑動方向，具有一定長度和深度的表面機械性損傷。

部位：軸承零件工作面。

原因分析：軸承游隙過小；潤滑不良及潤滑脂中含有雜質；軸向預負荷過大。

(4)熱變色

定義：由于溫度升高致使零件表面產生氧化的現象。

形態特征：變色部位局部或全部呈現淡黃色、黃色、棕紅色、紫藍色及藍黑色。嚴重變色將導致表面硬度降低。在確認零件變色時，應考慮潤滑脂粘附表面的影響。

部位：軸承內、外圈滾道面和滾子滾動面。

原因分析：潤滑不良或油脂老化變質；游隙過小；軸承滾動表面加工粗糙；過載。

(5)磕碰傷

定義：軸承零件間或軸承零件與其他硬物間相互碰擊而產生的零件表面機械性損壞。

形態特征：多呈棱角形或半月形的刻印狀；邊緣凸起，手感明顯。有時在尖角處產生微裂紋。

部位：軸承零件各表面。

原因分析：粗魯作業及相互碰撞而致。

(6)電蝕

定義：當電流通過軸承時，在接觸點或面擊穿油膜放電，產生高熱，造成金屬表面局部熔融形成弧坑或溝蝕。

形態特征：一般呈斑點、凹坑、密集的小坑狀；有金屬熔融現象。電蝕產生的弧坑在放大境下觀察呈火山噴口狀。當電流通過運轉中的軸承連續擊穿油膜時，形成條狀平行溝蝕(俗稱洗衣板狀)。電蝕降低蝕點周圍區域金屬的硬度，嚴重時形成剝離。

部位：軸承內、外圈滾道面和滾子滾動面。原因分析：電流通過軸承。

1.2 上海動車客車段軸承故障統計

根據我段2009年25K、25T既有車軸承各類故障占比統計結果顯示，銹蝕、麻點、變色占絕大比例。個別故障：剝離如圖1所示，電蝕如圖2所示。

圖 1剝離

圖 2電蝕

2 CRH2軸承外觀故障處理方式

2.1 CRH2軸承外觀故障處理方式

2.1.1 軸承故障處理方式

鑒于對25K、25T既有車軸承零件外觀缺陷程度處理方式經驗，可對CRH2A、CRH2B、CRH2E型動車組按以下三種方式處理：

(1)缺陷對軸承性能和使用安全性沒有影響，修復與否均可使用；

(2)缺陷對軸承性能和使用安全性有一定影響，但經修復可再使用；

(3)缺陷對軸承性能和使用安全性有嚴重影響，不可再修復使用。

特別是3類：如發現軸承密封失效，有甩油、混砂、混水或油脂變質現象時；軸承有異音、卡滯或其他不正常現象時；軸承的軸向游隙超過規定限度時；發生熱軸故障的軸承等情況時，應不可再修復使用。

2.1.2 滾動軸承正常工作準則

保證滾動軸承正常工作，應當著重從下述準則[4]入手：

(1)保證最小油膜厚度準則。

(2)保證軸承內圈最小安裝過盈量準則。

(3)最大機械負荷和沖擊負荷準則。

(4)最高熱負荷（絕對溫度、濕度梯度）準則。

(5)相關工作條件準則（軸承座，軸的剛度，密封等）。

2.1.3 損傷原因

造成的損傷往往有以下原因：

(1)材質不良。

(2)潤滑不良。

(3)組裝不良。

(4)軸承和軸配合不當，當兩者的配合過盈量過小時，將產生相對滑移；若過盈過大，則容易造成軸承游隙偏小，甚至消失，故過盈量過大或者過小均不能保證軸承熱狀態運行的安全。

(5)在組裝過程中形成附加的軸承應力（有軸向的和徑向的應力），且往往呈偏載狀態。在組裝中還有擦傷、磕碰等均會造成軸承失效。

(6)外部振源傳進來的機械振動，外部熱源 傳入的熱量，通風條件惡化造成的損傷。

2.1.4 CRH2軸承故障處理方式

結合25K、25T既有車檢修方法及青島四方CRH2四級修檢修經驗[2，3]，我段軸承外觀判定擬按表1內容執行。表中帶符號"×"缺陷的軸承不能再使用，帶符號"⊙"的軸承如缺陷輕微修復后可再次使用，但缺陷嚴重者不能再使用。

表1 圓錐軸承外觀故障處理方式

2.2 CRH2動車組軸承檢修注意事項

(1)軸承零件須清洗，清洗后各表面及溝角處不得有目視可見的油污、水分、灰塵、纖維物和其它污物。外圈外徑面銹蝕時須清除銹垢，允許局部留有除銹后的痕跡。軸承零件清洗后整套軸承的清潔度須達到規定標準。

(2)軸承外圈、內圈制造日期、制造編號須一致，嚴禁混裝；擋油環、后擋圈及油封可互換使用。為了防止內圈，外圈，襯墊的系列號碼不一致，防止，建議如圖3方式，對內置前的軸承進行排列。

(3)在使用軸承時，最為重要的是：“保持清潔”，“防銹”，“不可受沖擊”。

圖3 軸承清洗方法

3 結論

CRH2動車組軸承四級修中，應在軸承的保養，解體，清洗與檢查，測量與修理，組裝與試驗上進一步完善工藝流程。軸承檢修人員應及時對故障判斷并且排除，對典型或者異常故障應召集技術人員進行分析解決，這樣才能保證CRH2動車組安全、快速運行。