地鐵車輛輪對軸承的檢修

黃莉，汪曙俊

(洛陽LYC軸承有限公司 技術中心，河南 洛陽 471039)

地鐵因占用土地和空間少，運輸能量大、運行速度快、環境污染小等優勢而成為倍受推崇的城市公共交通。目前，國家已經審批通過了28個城市的軌道交通建設規劃。資料顯示僅北京、上海、天津、重慶等4個直轄市規劃到2015年地鐵的通車總里程將達到近1 700 km。隨著通車總里程的不斷增加，將有大量的地鐵車輛投入運營，輪對軸承的修理將為軸承行業提供一個新的市場。

1 輪對軸承基本結構

地鐵車輛輪對軸承(以下簡稱輪對軸承)的基本結構如圖1所示，其結構和運用條件與鐵路車輛輪對軸承有許多相似之處，但也有所區別，如：地鐵車輛運行區間短、停站時間短、速度變化頻繁、行車密度大、運行線路環境條件變化小等。由于諸多原因，國內地鐵車輛輪對軸承目前主要采用國外幾家大公司制造的軸承。

圖1 地鐵車輛輪對軸承基本結構

輪對軸承的使用壽命(或質量保證期)一般要求達到1.2×106km(或12年)以上，即滿足兩個架修期。眾所周知，滾動軸承的額定壽命是指一組在相同條件下運轉、近于相同的滾動軸承，其壽命的可靠度為90%，當軸承的一個套圈或滾動體材料出現第一個疲勞擴展跡象之前，一套圈相對另一個套圈旋轉的轉數。在正常使用條件下，將有90%(概率)的軸承能夠達到或超過理論計算的預期壽命，即額定壽命。

2 輪對軸承常見缺陷

軸承失效分析和多年輪對軸承修理實踐表明，隨著軸承材料冶金質量的提高，在未達到額定壽命期的失效軸承中，有超過90%的失效是由于潤滑不當、密封失效、雜質侵入、安裝缺陷、腐蝕、不當載荷和軸承表面加工缺陷等因素所致，只有不到10%的軸承是由于次表面疲勞引起的失效。輪對軸承常見的缺陷及產生原因見表1。

3 檢修修程

對于地鐵車輛的維修，在長期實踐中形成了定期維修、狀態維修和事后維修3種方式，修程大多采用廠修、架修、定修、月檢和列檢5級(表2)，檢修周期根據修程而定。目前定修以上的修程通常在檢修車輛段進行，月檢和列檢在運用段(停車場)進行。

輪對軸承的檢修制度采用定期檢修和狀態檢修相結合的方式進行，作為車輛轉向架檢修規程中的一項內容，在架修前，對軸承的檢修工作主要是以檢查、維護為主，如：檢查軸箱的端蓋螺栓是否松動，軸承油脂是否滲漏等。只有到架修時，才能分解輪對軸承，對軸承集中進行檢修，這是一種基于軸承制造商對該軸承在一定時期免維護承諾而制定的檢修制度。

輪對軸承檢修采取“原廠原修”的方式，即將退卸下來的軸承如數返回原軸承制造商進行檢修，或委托國內軸承企業對軸承先進行一次檢查，甄別后，將需要修理的軸承返回原廠修理，不能修理的就地報廢。近年來，隨著輪對軸承檢修量的增加，以及維修成本增大和檢修周期較長等因素，地鐵車輛運營部門與國內一些有專業軸承修理能力的企業合作，開展了輪對軸承的批量修理工作，修理后的質量經實際運營驗證符合要求，這為今后輪對軸承國產化替代進口提供了契機。

表1 輪對軸承缺陷及原因

表2 檢修修程

從退卸下來的輪對軸承表面外觀檢查可以看出，軸承工作表面存在不同程度的缺陷，這意味著有的軸承帶“病”運行，對車輛的運營安全構成了隱患。研究表明，修復時軸承工作表面去除的材料量越大，越接近于理論預測的新軸承的失效概率，當去除的材料量一定時，較早修復的軸承會有較長的壽命[1]。因此，合理制定輪對軸承修程和檢修周期是保證地鐵車輛安全運營的重要環節。

4 軸承修理

從理論上講，軸承在額定壽命期內，一旦出現故障可以多次進行修理，但事實上，由于受軸承結構、失效形式、修理成本及運營安全等諸因素約束，不可能多次修理。也就是說，在額定壽命期內軸承的修理次數是有所限制的。如鐵路貨車車輛輪對軸承實行的是大修和一般檢修兩級修程，其中，大修是指軸承使用達到一定周期或里程(簡稱大修周期)后全部從輪對上退卸下來進行分解、檢查、加工，全面恢復軸承原有精度的檢修方法。但在軸承整個壽命期內，大修修程只能進行一次。對未達到大修周期及大修后的軸承則進行一般檢修，一般檢修是對軸承檢查中發現的缺陷進行修理。在軸承整個壽命期內，一般檢修修程可以進行數次。

根據軸承缺陷程度，軸承的修理方法主要有以下幾種。

4.1 手工修理

這是一種以檢查為主，輔以輕微修理的檢修方式，即對車輛檢修時發現的疑似故障軸承從輪對上退卸下來，分解、清洗后進行外觀檢查。對檢查后未發現問題的軸承按“原套原位”組裝，注脂后重新裝車使用。對檢查中發現有問題的軸承，有兩種處理方法：一是對檢修限度內允許修理的微小缺陷，如輕微銹蝕、小壓痕等，可以采用油石或00號砂布予以消除，然后按“原套原位”組裝，注脂后重新裝車使用；二是對超出檢修限度無法實施手工修理的缺陷，如變形、嚴重銹蝕、磨損等，則集中送至軸承制造企業進行修理。

基本修理程序主要包括：軸承分解、零件清洗、檢查、修理、刻打標記、清洗/退磁、組裝、檢查和存放。

4.2 磨削/超精修理

對有缺陷的零件工作表面進行磨削、超精加工，消除表面缺陷，使加工后的工作表面與新制軸承的工作表面除尺寸外幾何精度基本相同。

基本修理程序主要包括：軸承分解、零件清洗、外觀檢查、探傷、磨削加工、超精、零件檢測、磷化、刻打標記、清洗/退磁、組裝、檢查和包裝。

磨削/超精修理是軸承精度和性能恢復性修理，精度要求高，技術性強，專業化程度高，故須由軸承制造企業來完成。

4.3 換件修理

軸承檢修中，當個別零件存在無修理價值的缺陷需要報廢時，為了減少損失，利用有修理價值的零件，提高修理合格率，采用更換符合原設計圖紙精度要求的同型號新零件進行修理，新制零件的尺寸大小可以根據需要作適當調整。

換件修理成本相對較高，但操作簡單，可以在任何修程中實施。

5 結束語

(1)為了保證地鐵車輛的運營安全，提高輪對軸承修復率和使用可靠性，應進一步完善現有的輪對軸承檢修制度，在車輛定檢時增加對軸承的檢查項目，如退卸輪對，對軸承進行外觀檢測，以便及時發現問題，消除故障隱患。

(2) 培養軸承專業檢修人員，補充必要的軸承檢測儀器或設備。