摘要：CRH3C型動(dòng)車組在高速運(yùn)行過(guò)程中，由于軸承密封結(jié)構(gòu)存在設(shè)計(jì)缺陷，易造成軸承油脂大量流失，最終導(dǎo)致軸承油脂偏少，潤(rùn)滑不良；高速運(yùn)轉(zhuǎn)缺油的軸承難以形成有效的潤(rùn)滑油膜，線路較大的沖擊和振動(dòng)導(dǎo)致軸承剝離失效;當(dāng)軸承運(yùn)行里程超過(guò)80萬(wàn)公里時(shí)，軸承的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)逐漸惡化，存在運(yùn)行安全隱患。新結(jié)構(gòu)軸箱軸承與原結(jié)構(gòu)相比，改進(jìn)密封防塵罩結(jié)構(gòu)，增加迷宮結(jié)構(gòu)，在軸承中間增加注油孔，同時(shí)使用L055油脂，增加油脂溫度工作范圍及粘度，避免油脂的大量流失。

關(guān)鍵詞：軸承失效；密封結(jié)構(gòu)缺陷；迷宮結(jié)構(gòu)；油脂溫度工作范圍；油脂粘度

引言

CRH3C型動(dòng)車組為引進(jìn)德國(guó)西門(mén)子技術(shù)生產(chǎn)的時(shí)速300公里速度級(jí)高速動(dòng)車組。該動(dòng)車組為8輛4動(dòng)4拖編組，牽引總功率為8800kW。CRH3C型動(dòng)車組自2008年起先后在京津、武廣和滬寧等線路投入運(yùn)用。

CRH3C轉(zhuǎn)向架軸箱軸承采用舍弗勒公司提供的02版軸承，軸承代號(hào)：F-807811.02.TAROL130×240-B-TVP。裝車運(yùn)用的CRH3C型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸箱軸承總數(shù)量為5120套。

CRH3C型動(dòng)車組在運(yùn)用中共發(fā)生軸箱軸承故障52起，分為三類：一是軸溫升高，共34起，其中軸承外圈滾道剝離14起，軸承滾道未剝離14起，未確認(rèn)6起；二是熱軸預(yù)警，共10起，其中軸承外圈滾道剝離7起，軸承滾道未剝離3起；三是滾動(dòng)異響，共8起，其中軸承外圈滾道剝離4起，軸承滾道未剝離4起。本文將就CRH3C轉(zhuǎn)向架軸箱軸承故障原因進(jìn)行分析，并對(duì)新型軸箱軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。

1.原因分析

1.1故障軸承分解檢查情況分析

針對(duì)運(yùn)用中軸承存在異常溫升和異響故障，通過(guò)對(duì)軸承拆解檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)故障軸承存在外圈滾道剝離、滾子剝離、銹蝕、變色、滾子端面磨痕、滾道油膜缺失、內(nèi)圈滾道凹痕、軸承防塵罩脫出、軸端甩油等問(wèn)題。

1.2軸箱軸承理化分析

對(duì)上述故障軸承進(jìn)行理化分析發(fā)現(xiàn)大部分軸承都不同程度存在異常磨損、滾道剝離，剝離區(qū)域局部放大觀察可見(jiàn)疲勞擴(kuò)展特征，軸承油脂量偏少且軸承錐入度值大小不一，但軸承外圈、內(nèi)側(cè)內(nèi)圈和內(nèi)側(cè)滾子的硬度、金相組織、非金屬夾雜物等項(xiàng)指標(biāo)均在正常范圍。

1.3軸箱軸承走行里程分析

對(duì)軸箱軸承在武廣和京津客運(yùn)專線不同運(yùn)用里程時(shí)發(fā)生的故障情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析如下：分解檢查的25件剝離故障軸承中，剝離故障發(fā)生時(shí)的最低運(yùn)用里程為63萬(wàn)公里，最高運(yùn)用里程為118.9萬(wàn)公里。不同運(yùn)用里程故障情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖1-1。

圖1-1軸承剝離與運(yùn)用里程關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖

可見(jiàn)運(yùn)行公里數(shù)超80萬(wàn)公里時(shí)，故障總比例為84%，故障發(fā)生率最高。

1.4 軸承結(jié)構(gòu)分析

CRH3C軸箱軸承由舍弗勒公司提供，為自密封、自帶潤(rùn)滑脂圓錐滾子軸承單元。軸承規(guī)格：130×240×160，軸承為120萬(wàn)公里免維護(hù)，免注脂，新軸承注脂量為240±10g，軸承代號(hào)：F-807811.02.TAROL130×240-B-TVP。油脂型號(hào)為油脂型號(hào)L218，防塵罩與內(nèi)圈的間隙為0-0.6mm。

由于采用圓錐滾子軸承，潤(rùn)滑脂易向密封罩和中隔圈處堆積，密封罩結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，鎖定油脂能力較差，在車組的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中，造成油脂的大量流失。

1.5現(xiàn)場(chǎng)軸承檢查分析

結(jié)合動(dòng)車所十萬(wàn)公里空心軸探傷，打開(kāi)軸端檢查軸承表面狀態(tài)，軸承端面普遍存在甩油現(xiàn)象。2012年2月23日，在北京動(dòng)車段結(jié)合M修，抽檢CRH3009列軸承狀態(tài)，CRH3009總運(yùn)行里程99萬(wàn)公里，M1修后運(yùn)行6萬(wàn)公里，對(duì)1車2軸、2車2軸、6車4軸、7車1軸、8車1軸共7個(gè)軸端開(kāi)蓋檢查潤(rùn)滑脂泄漏情況，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑脂泄漏情況普遍且明顯，每個(gè)軸端外側(cè)的潤(rùn)滑脂泄漏量在2克至12克之間。

2.故障結(jié)論

軸承本身密封結(jié)構(gòu)存在設(shè)計(jì)缺陷，密封不良，油脂的鎖定能力較差，易造成軸承油脂大量流失，最終導(dǎo)致軸承油脂偏少，軸承潤(rùn)滑不良，高速運(yùn)轉(zhuǎn)缺油的軸承難以形成有效的潤(rùn)滑油膜，線路較大的沖擊和振動(dòng)導(dǎo)致軸承剝離失效，且當(dāng)運(yùn)行公里數(shù)超過(guò)80萬(wàn)公里時(shí)，軸承的運(yùn)行狀態(tài)將會(huì)逐漸惡化，存在運(yùn)行安全隱患。

3.措施及建議

采用新結(jié)構(gòu)軸承，軸承結(jié)構(gòu)為F-807811.09，與原結(jié)構(gòu)相比，改進(jìn)防塵罩結(jié)構(gòu)，增加類似迷宮結(jié)構(gòu)，在軸承中間增加注油孔，同時(shí)改進(jìn)軸承油脂，使用L055油脂，改進(jìn)油脂工作范圍及粘度，使軸承鎖定油脂能力增強(qiáng)（不同的密封結(jié)構(gòu)及油脂，溢出油脂量不同，這點(diǎn)在后續(xù)的運(yùn)用分析中可以證明），避免油脂的大量流失，L055與L218油參數(shù)對(duì)比如表1；軸承鋼在原真空脫氣冶煉工藝的基礎(chǔ)上增加了氬氣保護(hù)電渣重熔工藝；在外圈中部增加3個(gè)均布M10注脂孔和密封堵；軸承內(nèi)、外圈均進(jìn)行了鋅基磷化工藝處理。

表1

序號(hào) 型號(hào) 油脂使用溫度范圍 油脂粘度(40℃)mm2/s 密度(Kg/dm3)

1 L218 -30～140℃ 40 約0.9

2 L055 -40～140℃ 82 0.9

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2012年根據(jù)鐵道部文件要求，在CRH3078C列5-8號(hào)車上安裝32套新結(jié)構(gòu)軸承，1-4號(hào)車上安裝32套原結(jié)構(gòu)軸承，截止2013年7月19日，F(xiàn)AG新結(jié)構(gòu)軸承運(yùn)用考核車組CRH3078C車組已運(yùn)用553814公里，經(jīng)歷6個(gè)M1修。軸承運(yùn)用漏脂記錄與原結(jié)構(gòu)FAG軸承對(duì)比，原結(jié)構(gòu)的FAG軸承油脂泄露量明顯高于新結(jié)構(gòu)軸承，通過(guò)建監(jiān)控這段時(shí)間內(nèi)的軸承運(yùn)用狀態(tài)溫度情況（根據(jù)現(xiàn)階段西門(mén)子軟件邏輯判斷），沒(méi)有發(fā)生軸溫升高、軸溫預(yù)警、軸承異響等故障，這表明新結(jié)構(gòu)軸承運(yùn)行效果明前強(qiáng)于原結(jié)構(gòu)軸承。

5.參考文獻(xiàn)

[1] 梅宏斌.滾動(dòng)軸承振動(dòng)檢測(cè)與診斷理論.方法.系統(tǒng).[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1996

[2] 李國(guó)華，張永忠.機(jī)械故障診斷[M].北學(xué)工業(yè)出版社，1999

6. 作者簡(jiǎn)介

王士強(qiáng)（1987－）,男，助理工程師,本科生，主要從事轉(zhuǎn)向架方面的研究。