鐵道車輛用軸承的現狀及開發

劉安康

摘 要：近年來，很多研究總結了軸承自主修理的經驗，優化了流程，改進了維修工具和設備，并攻克了與軸承主要相關的項目。本文總結了鐵路車輛軸承的現狀研究和工藝流程，特別是在鐵路系統中，對維護關鍵軸承和軸承自主檢修具有實際意義。

關鍵詞：軸承;鐵路車輛;自主檢修

中圖分類號：U270.33 文獻標識碼：A

1 課題提出的背景及意義

軸承分為兩類：滾動軸承和滑動軸承。當前，在以

120 km/h的速度行駛的軌運的軸箱中使用了兩個圓柱滾子軸承。近年來，提出了時速超過160 km的軌道車輛軸箱軸承的研究開發，以及提高乘用車的速度的設計要求。但是，目前的研發狀況阻礙了鐵路車輛軸承產品市場的推出以及鐵路提速的發展計劃的實施，軸承疲勞的機理和與速度相關的軸承疲勞的產品技術常常涉及著原有時速，尚未被發現具體解決思路。因此，有必要使用研究其具體解決方法，以便滿足鐵路車輛的加速度要求，并為發展高運行速度的乘用車軸軸承技術創造條件。

2 軸承設計和特點

SKF關節軸承和桿端關節軸承是需要降低總體設計成本的應用的絕佳選擇。這些最先進的產品具有各種設計和尺寸，可以滿足特定程序的需求。SKF可提供以下功能：經久耐用;最低維護;高運行可靠性。

經濟因素和獨特的設計特征并不意味著SKF球桿軸承和桿端是所有軸承應用的理想解決方案。即使在最困難的操作條件下，其設計、材料和工藝也可以提供長使用壽命和高可靠性。

3 鐵道車輛用軸承檢測的發展現狀

（1）機車方面（鐵路機務系統）。隨著鐵路運輸的不斷加速，確保安全運輸的軸承檢查日益成為軸承檢查和維護的一部分。2000年3月，在上海機車場內建立了一個軸承檢驗單位，開始對軸箱軸承和牽引電機軸承的動態和靜態技術參數進行整合，國內超過10%的軌道車輛軸承質量較差，有關部門已經建立了汽車軸承監控生產線。

（2）動車方面（鐵路車輛系統）。中國中車青島四方機車車輛廠與NTN軸承公司進行了多次技術交流，結合中國鐵道車輛的實際情況，最終開發了獨立的軸承維修技術以適應中國高速鐵路的特點。例如，自2015年以來，上海動車組已接管了CRH2汽車維修第四階段的工作。其中，EMF的主要負載部分和影響EMF安全運行的非常重要的部分，作為四步維修和維護過程的獨立部分，對軸承進行了良好的維修[1]。根據EMU技術規程，株洲電氣有限公司必須每60萬公里將牽引電動機送回工廠進行檢測，先進的軸承技術和絕緣測試技術可確保動車組牽引電機的維護質量。

4 軸承檢測工藝流程

（1）不分解檢測。根據文件《鐵宗運[2015]339號》，對降解試驗的要求[2]：1）密封的車載軸承（用于新產品的外部檢查或后橋軸承）僅需進行外觀檢查，并且必須在合格后進行存儲或裝載;2）已按照維修時間表拆除的密封整體軸承，應根據相關文件確定，并遵守外部和密封條件，以確定是否繼續使用或將其發送給進行測試的專業公司。

（2）半分解檢測。半拆卸測試是在拆卸外軸承套圈和拆卸內軸承之后不拆卸滾子和保持架的軸承測試。目前，牽引電動機軸承已通過這種方式進行了測試。優點：操作簡便，效率高，誤差低，滿足動態軸承尺寸檢測和牽引電機軸承動態檢測的要求。缺點：存在盲點，因此無法通過車道和保持架內窗的檢查，只能通過動態檢測參數進行間接評估。1）檢查軸箱軸承拆卸不完全的過程：軸承公差，插入軸承的數量、除銹和拆卸外圈、除油、缺陷檢測、除磁、磁粉清洗，在相同溫度下檢查零件、外觀、精細洗滌、防腐、潤滑脂、密封涂層、排水。2）檢查牽引電機軸承的半拆卸過程：軸承公差、軸承數量、是否退化，在相同溫度下存儲、外觀檢查、靜態尺寸檢查、動態控制、防銹包裝和存儲。

（3）全分解檢測。完整的拆卸測試意味著將外圈、內圈、保持架和軸承滾子拆卸成更小的零件。換句話說，外軸軸承測試方法是一種全面的維修測試。優點：可以對最小的軸承組件進行全面檢查，消除所有盲點，并保證軸承質量。缺點：拆卸過程增加，并且由于工作失誤，人為損壞支撐部件。1）軸承的完整維護：軸承入場、進口軸承數量、除銹、降級清潔、缺陷檢測、磁粉清潔，相同溫度下的存放、外觀檢查、尺寸檢查、球壓實檢查、精細清潔、防銹、油脂、壓力涂層。2）全牽引發動機的服務流程：軸承批準、軸承進口編號、組件拆卸、缺陷檢查，在相同溫度下存放、外觀檢查、靜態尺寸檢查、動態檢查、防銹包裝。

應當注意的是，對機車主支架的結構特征、慣性損傷、技術要求和工藝過程的分析使得機車的軸承主支架能夠全面檢修。

5 鐵道車輛用軸承的開發策略分析

（1）加大對軸承的運行狀態追蹤。軸承質量直接由軸承的工作狀態指示。跟蹤每種軸承狀況的數據可以顯著提高軸承維護的質量。1）拆卸軸承后，確定每個零件的尺寸，裝配后指定數據，并根據不同的技術計劃安排軸承的靜態尺寸，并研究通用數據規則以方便估計尺寸異常的軸承。2）將軸承牽引電機和驅動電機組裝后，獲得軸承輸入數據，并計算振動值和軸承溫度升高。對于具有異常數據的軸承，必須將它們與靜態度量結合以找到相關性。

（2）及時更新軸承監控技術。通過研究軸承自測，分析過程文檔中的問題以及及時優化和改進工作說明，將能夠更好地管理軸承測驗。1）定期總結技術人員的意見。在檢查過程中，操作員將分析設備的操作，檢查過程，過程性能和其他問題，并與采取適當措施的專業工程師總結這些問題。2）應考慮過程內容的便利性。軸承檢查應按照技術文件的內容進行，結合操作結果了解哪里很難簡化或者實施的操作復雜，與質量相關的過程需要調整或修改，排除影響質量的風險因素。3）繼續檢查優化過程。過程控制應具有漸進和連續的驗證過程，并且有關組驗證結果的可靠反饋信息應支持軸承監控技術優化過程的可靠性。

（3）有必要加強對軸承設備的適應。由于要維修的軸承的類型，設計，尺寸和制造商各不相同，因此機車主軸承的維修會帶來技術難題[3]。1）軸承油封很難拆除。軸承結構不同，例如，如果想將軸承密封蓋自動快速拆卸，這是無法通過一系列可折疊模具完成的，軸承類型越多，自動拆卸就越困難，無法快速安全地取下軸承密封蓋會降低維修效率。2）軸承難以清洗。軸承維護期間，必須清潔軸承的三個區域。第一次粗略清洗，發現缺陷后進行第二次清洗，組裝后進行精細清洗。如果軸承的設計不同，清潔噴霧角度也不同，則清潔軸承時會有很多死區，清潔軸承時無法獲得最佳的清潔效果，因此無法徹底清潔軸承，嚴重影響其他工藝和軸承維護質量。3）很難在軸承中注油。不同品牌和軸承型號具有不同品牌和重量的潤滑脂。請勿混合油脂，因此無法使用同一注油設備潤滑不同的軸承，并且使用手動油脂槍既費時又費力。

參考文獻：

[1]宋宏智.機車車輛走行部軸承性能退化及壽命預測方法研究[D].中國鐵道科學研究院，2020.

[2]邵文彬.關于機車主要軸承自主檢修的研究[D].中國鐵道科學研究院，2020.

[3]謝興會，王金成，潘隆.高鐵軸承關鍵技術基礎研究[A].中國鐵道學會車輛委員會.鐵路車輛輪軸技術交流會論文集[C].中國鐵道學會車輛委員會：中國鐵道學會，2016：6.