姜玲

摘要：軸承作為高速運轉(zhuǎn)的鐵路車輛的重要零部件，直接關(guān)系車輛的運行安全和行駛速度。對于軸承而言，其本身的質(zhì)量及裝配手段顯得尤其重要。本文對目前鐵路車輛的軸承現(xiàn)狀進行了論述，通過軸承的設(shè)計、正確的裝配及有效的維護和檢測三個方面進行分析和討論，旨在為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：鐵路車輛;滾動軸承;優(yōu)化設(shè)計;游隙調(diào)整;裝配

中圖分類號：U216.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0125-02

0? 引言

軸承體現(xiàn)一個國家機械制造業(yè)技術(shù)水平的核心基礎(chǔ)部件，高端軸承更是代表了軸承技術(shù)中指標高、技術(shù)難的前沿技術(shù)。我國鐵路車輛，尤其是高速車輛的軸承也是我國高端滾動軸承中的一種，在運用中要求軸承應(yīng)具備高精度運轉(zhuǎn)，高承載力和可靠性，低振動、噪音，耐腐蝕等特性。

我們目前已成為世界上鐵路運營里程最長、速度最高、在建規(guī)模最大的國家，我國鐵路車輛向著更高速、大功率及綠色環(huán)保方向的不斷發(fā)展，對其關(guān)鍵零部件——走行裝置和驅(qū)動動系統(tǒng)提出了更高的挑戰(zhàn)。其中可靠性和安全性要求非常高的重要組成部分，滾動軸承的穩(wěn)定性尤其關(guān)鍵。在車輛高速運轉(zhuǎn)時，軸承會面臨三大方面的考驗：一是高速頻繁的振動對軸承的影響，二是高速運轉(zhuǎn)下軸承升溫問題，三是高速度所帶來的潤滑問題。這三個嚴苛的問題需要從優(yōu)化軸承制造、軸承正確的裝配方法及有效的防護和檢測措施等方面入手解決。只有這樣，才能更好的保障軸承高質(zhì)量的運用。

1? 滾動軸承的優(yōu)化設(shè)計

我國的鐵路車輛技術(shù)已經(jīng)走向國際，但是其核心部件“軸承”仍要依賴進口，中國是軸承大國，卻不是軸承強國。我國與國外一些先進公司的軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)幾乎相同，但是我國此類產(chǎn)品的振動和噪聲水平卻與國外產(chǎn)品有一定的差距。主要原因是其制造和工況因素等方面的影響。在高端軸承制造中有兩個基礎(chǔ)性問題，那就是“高性能的材料”和“高質(zhì)量的加工”，如何鍛造出“高純凈度”和“高均勻性”的軸承鋼，將鋼中含氧量控制在最低，一直是我國鋼鐵企業(yè)面臨的難題。工況因素可以通過對主機提出合理性要求來解決，但如何降低由生產(chǎn)制造因素所引起的振動及噪聲是軸承行業(yè)首要要解決的關(guān)鍵問題。實驗表明，各加工工藝的合理性和穩(wěn)定性會影響軸承的壽命，尤其是軸承的熱處理和磨削工藝，與軸承的失效有著直接的關(guān)系。軸承振動會受保持架及滾子的加工質(zhì)量的影響程度而不同，其中滾子的加工質(zhì)量對軸承振動影響力是最大的，最主要的影響因素是滾子的粗糙度、波紋度、表面缺陷、表面磕碰傷等方面問題。

通過建模和精化工藝流程，建立嚴格的制造標準，對不同應(yīng)用工況進行分析，對滾子軸承進行特定的整體和微觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，有效的降低滑動摩擦扭矩，從而可以更好的提高滾子軸承高速運用性能。此外，載荷、溫度、游隙、粘度等潤滑因素也是影響軸承速度的關(guān)鍵量，對其進行量化計算分析，也可以達到最優(yōu)的設(shè)計。

2? 滾動軸承正確的裝配方法

無論多么高性能的軸承，如果使用不當，則不會得到預期的效果。運用中的幾大因素對軸承影響非常大，其中振動對軸承的損傷是相當大的，會出現(xiàn)如銹蝕、剝落、壓痕、裂紋、磨損等現(xiàn)象，引起這些現(xiàn)象的原因是比較復雜的，如振動使內(nèi)外圈配合處發(fā)生磨損而使其相互配合導軌偏移，或是致使軸承疲勞。另外溫度對軸承的影響也是非常大的，高溫通常表示軸承已處于異常情況，高溫也對軸承的潤滑劑有不好的影響，若長期高溫連轉(zhuǎn)會降低軸承壽命。引起高溫軸承的原因包括：潤滑不足或過分潤滑，潤滑劑內(nèi)含有雜質(zhì)，負載過大，軸承損環(huán)，間隙不足，及油封產(chǎn)生的高磨擦等等。因此除了優(yōu)化軸承設(shè)計與制造工況外，對于高速運轉(zhuǎn)的鐵路車輛采用的滾子軸承，在裝配時要確保其嚴格的環(huán)境、尺寸、選配及檢測標準，最大限度的減少因裝配不當而引起的此類損傷，以確保軸承高精度的運轉(zhuǎn)。

首先來看軸承裝配前需要注意的幾項問題。軸承使用中最重要一點是 “清潔”。因為灰塵隨時會對軸承造成惡劣影響，甚至是看不到的灰塵也會造成軸承早期磨損或早期剝離等現(xiàn)象發(fā)生，所以在裝配過程中必須保持環(huán)境的清潔度。要求：軸承的裝配作業(yè)的場所、作業(yè)臺、裝配時使用的工具類以及車軸、軸承箱和還其它部件要與軸承同樣保持清潔;還有軸承在使用前盡可能不要打開涂抹防銹劑的包裝。其次裝配前的防銹工作也是必不可少的。如果軸承生銹，所產(chǎn)生的硬狀顆粒，會像研磨劑一樣使軸承出現(xiàn)磨損。軸承生銹的原因有濕氣、氧、鹽分等，人手上的汗液、潤滑劑中水分等都是重要的起因，所以部件裝配作業(yè)時，必須佩戴干凈的手套以防止生銹，當必須徒手裝配作業(yè)時，必須將手充分清洗干凈，并涂上優(yōu)質(zhì)礦油，然后再進行作業(yè)?？諝庵械乃郑駳猓┮彩巧P的原因之一，所以軸承要保存在干燥處。最后是軸承裝配作業(yè)時對軸承的振動和沖擊，應(yīng)盡量避免因強力敲打和脫落等沖擊使得軸承致傷，若必須對軸承敲擊時，要在軸承端面處施加同等的力，促使軸承正確滑入并裝配完成。并盡量采用塑料錘，只能使用鋼錘時，必須墊加非鐵制的墊板。無論任何場合都不能敲擊保持架。

滾動軸承游隙的調(diào)整和預緊是滾動軸承裝配工作的一個重要環(huán)節(jié)，是提高軸承旋轉(zhuǎn)精度和承載能力、降低軸箱裝置振動和噪聲及減少軸承的疲勞強度的有效手段。因此，準確把握游隙調(diào)整和預緊的工藝，并且在裝配中正確地運用這些工藝方法，是軸承裝配工作質(zhì)量的保證。滾動軸承裝配時，其游隙不能過大，也不能過小。游隙太大，會使單個滾動體的承受的載荷增大，降低軸承的旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命，增大系統(tǒng)振動，軸承噪聲大;游隙太小，會增大摩擦力，增加軸承熱量，磨損加劇，同樣也致使軸承壽命減少，甚至是使?jié)L動體卡死而無法正常工作。因此，軸承在裝配時都要嚴格控制和調(diào)整游隙。

高速車輛的軸承承受載荷越大，其旋轉(zhuǎn)精度要求就越高，軸承安裝需要過盈配合裝配，這種情況下就需要在裝配時對軸承進行預緊工作，要在熱平衡條件下達到游隙調(diào)整和預緊的要求。裝配時可以通過預緊給軸承的內(nèi)圈或外圈一個軸向力，以消除軸承游隙，并使?jié)L動體與內(nèi)、外圈接觸處產(chǎn)生初變形。預緊能提高軸承在工作狀態(tài)下的剛度和旋轉(zhuǎn)精度。滾動軸承實際的理想工作間隙，是在軸承溫升穩(wěn)定后所調(diào)整的間隙。因此，軸承游隙的調(diào)整應(yīng)分兩個階段進行：首先在常溫下按照有關(guān)的操作規(guī)范和技術(shù)要求對軸承游隙進行調(diào)整，至間隙合適并用手轉(zhuǎn)動應(yīng)感到旋轉(zhuǎn)靈活;然后，將調(diào)整機構(gòu)適當回松（防止試車時由于溫度升高而使軸承突然抱死），進行空運轉(zhuǎn)試驗，從低速到高速空運轉(zhuǎn)時間不超過2小時，在最高速的空運轉(zhuǎn)時間不少于30分鐘，軸承應(yīng)運轉(zhuǎn)靈活、噪聲小、工作溫度不超過50℃，最后將調(diào)整機構(gòu)復位并鎖緊即可。滾動軸承軸向游隙的調(diào)整方法有很多，如墊片調(diào)整法、螺母調(diào)整法、螺釘擋蓋調(diào)整法和內(nèi)外套調(diào)整法等。其中較常用的方法是墊片調(diào)整法。

裝配時，軸承套內(nèi)孔需涂潤滑油，良好的潤滑不僅可以起到減小摩擦的作用，同時還對軸承和軸上零件具有冷卻作用。滾動軸承游隙進行調(diào)整以后，摩擦會有所加劇，產(chǎn)生的熱量會使整個軸箱裝置溫度有所升高。如果不能及時散熱，這些熱量就會使這些零件尺寸發(fā)生變化，從而影響到滾動軸承間隙的變化，產(chǎn)生更多的熱量，形成惡性循環(huán)。因此，對于經(jīng)過游隙調(diào)整的滾動軸承，必須要保持良好的潤滑，以減少摩擦，更重要的是用不斷循環(huán)流動的潤滑油帶走大量的熱，控制溫度的升高，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的熱平衡。

常見的裝配錯誤方式：一是沒有進行準確的軸承內(nèi)圈與車軸、箱蓋內(nèi)孔與軸承外圈的過盈配合量的計算和選配工作;沒有進行嚴格的尺寸配合，過松會使軸與內(nèi)圈、箱蓋體內(nèi)孔與外圈之間產(chǎn)生滑動，滑動摩擦將會使軸承因發(fā)熱而損壞。這種現(xiàn)象稱為“跑內(nèi)圈”，和“跑外圈” ?！芭軆?nèi)圈”會使軸承內(nèi)圈端面產(chǎn)生熱裂紋，熱裂紋的不斷延伸，將使軸承內(nèi)圈在使用中斷裂，并且產(chǎn)生的高溫還會使表面金屬熔化并產(chǎn)生粘連?！芭軆?nèi)圈”會引起高溫，而縮短軸承壽命，使軸承發(fā)熱而損壞。二是裝配過程中使用鐵器錘擊軸承，會使軸承擋邊受損，要使用套筒等專用工具。三是加熱溫度過高。要使用軸承加熱器專用工具。

總之，軸承裝配條件是使用中的決定因素之一，軸承會因裝配不當而導致整套軸承各零部件之間的受力狀態(tài)發(fā)生變化，使軸承運轉(zhuǎn)不正常而提早失效。滾動軸承按工藝正確裝配、合理使用、認真執(zhí)行游隙的調(diào)整和預緊工藝，是提高軸承旋轉(zhuǎn)精度和承載能力的有效措施。操作中除了應(yīng)達到滾動軸承裝配的一般技術(shù)要求外，還要重點考慮軸承溫升和潤滑對調(diào)整工作的影響，并且工作中做到耐心細致，方能高效和高質(zhì)。

3? 有效的維護及檢測措施

根據(jù)軸承裝配、使用、維護和檢測的技術(shù)要求，對運用中的軸承所承受的載荷、滾動聲、轉(zhuǎn)速、溫度、振動和潤滑狀況進行實時監(jiān)控和有序檢查，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，查找原因，并立即整改，使其恢復正常工作。對于軸承的檢修，也有嚴格的工藝流程和技術(shù)要求。拆卸下來的軸承，要進行檢查和判斷，以確認是否可以再次使用。

使用先進的專業(yè)拆卸工具，對軸承進行正確的拆卸，避免因工具或操作不當對軸承造成損傷。正確拆卸后，要對軸承進行一系列的檢查和測量。首先記錄軸承的外觀，確認潤滑劑的殘存量，取樣檢查用的潤滑劑之后，使用汽油、煤洗等清洗劑進行軸承清洗。軸承清洗，分粗洗和細洗，在粗洗油中，使用刷子清除去除滑脂、粘著物，大致干凈后，轉(zhuǎn)入精洗。精洗，是將軸承在清洗油中一邊旋轉(zhuǎn)，一邊仔細的清洗。清洗油也要經(jīng)常保持清潔。接下來要檢查滾動道面、滾動面、配合面的狀態(tài)、保持架的磨損情況、軸承游隙的增加及有無關(guān)尺寸精度下降的損傷，異常等。如果軸承在檢查時出現(xiàn)以下缺陷就不能再使用：滾動體表面存在毛刺、劃痕、裂紋，或是有明顯的熱變色;內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架的任何一個上有裂紋或缺口及斷裂;滾道面、擋邊、滾動體有顯著卡傷;保持架磨損顯著，或者柳釘顯著松弛;滾道面、滾動體有嚴重壓痕和打痕;內(nèi)圈內(nèi)經(jīng)面外圈外經(jīng)面有明顯蠕變;封入軸承潤滑脂油量是否合適，密封圈或防塵蓋的破損明顯等。判讀軸承是否可以再次使用，要綜合考慮軸承損傷程度，運用條件和檢修周期等，檢修時使用專門的工具和設(shè)備，嚴格按照技術(shù)規(guī)范進行檢查和測量。

高速鐵路車輛的走行部即轉(zhuǎn)向架是保證列車高速、安全、平穩(wěn)的核心部件，軸承是其中的關(guān)鍵零部件之一，車輪通過軸箱、彈簧與轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架與車體相連，軸箱軸承直接承受車輛自重、載荷及鋼軌對車輪的縱向、橫向和垂向的沖擊，還有在急速轉(zhuǎn)彎、偏載或加減速時牽引力帶來的附加沖擊，時刻都在考驗軸箱軸承的承載力和耐力。因此如何有效的提高滾動軸承的耐沖擊振動、工作可靠性、安全性及較高的壽命是高速鐵路車輛要不斷研究和突破的一個課題，并且致力于設(shè)計優(yōu)質(zhì)的精密軸承，開發(fā)軸承狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)，使我國真正的成為安全和高速的鐵路運營大國。

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