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啤嶺機電設備（上海）有限公司
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內燃機車軸箱軸承故障分析及預防措施

2014-01-21

畢遠祥
【集通鐵路（集團）有限責任公司總工室，內蒙古呼和浩特　010050）
　　摘　要：詳細分析了內燃機車軸箱軸承故障成因及表現，提出了預防及改進的措施。
　　關鍵詞：軸箱軸承；故障；原因；預防措施
　　1　問題的提出
　　集通鐵路（集團）公司機務系統目前共配屬內燃機車機車196臺，擔當集通線1218.6km， 錫多線279.3km客貨運牽引任務。2010年3月19日～25日集團公司大板機務段DF4D3331、3332兩臺客運機車在小輔修作業開軸箱端蓋檢查時連續發生兩次動輪軸箱軸承保持架破損，更為嚴重的是：2010年10月12日，DF8B5640機車擔當錫——正間44164次貨物列車，運行至灰騰梁——白音庫倫74.976km～71.919km間，16位軸溫報警，Z高溫度為87.0°，環溫10為15.5°，環溫20為17.0°，累計報警57分，司機站內停車打開左一動輪軸箱蓋檢查發現軸承內套 遲緩竄出，險未形成機車設備惡性故障。因此，軸箱軸承作為走行部重要組成部分，其功能對安全運輸起著舉足輕重的作用，機車在線上運行時一旦軸承發生故障，勢必導致堵塞區間，嚴重干擾運輸生產秩序，有效預防和減少軸承故障的發生，對于機車的安全運輸就顯得尤為重要。
　　2　軸箱軸承常見故障的主要表現
　　滾動軸承常見損傷有：內外圈和滾動體裂紋、磨損、剝離、穴蝕、保持架裂損、鉚釘脫落、裂紋及非正常磨損、軸承潤滑脂有機械雜質，材質不良等幾方面。
　　2.1 鉚釘脫落
　　鉚釘脫落后的直接影響就是保持架松散，造成對滾子失去定位作用。軸承轉動時滾子之間發生相互撞擊在滾道內摩擦產生異音并會產生卡滯現象。
　　2.2 保持架裂損
　　一般多為端環與小衡梁相交處裂紋、裂折直至破碎。保持架破損后將使滾子失去定位，軸承正常的承載狀態受到破壞。由于保持架材質較軟，破損后磨損嚴重，磨下來的粉末混入到軸承脂中，破壞軸承脂的潤滑作用。同時，保持架破碎后，車輪高速運轉會把碎塊甩到軸承端或后蓋中，可能破壞橡膠圈，使油脂從軸承端蓋或軸承后蓋與軸箱體配合面的縫隙中甩出，造成甩油現象（如圖1）。
　　2.3 滾子破損
　　這類故障多為滾子端部裂紋導致破碎，碎塊混入滾道中，將造成滾子卡滯，破壞軸承的滾動狀態。
　　2.4 滾道、滾子剝離
　　這類故障主要發生在承載面上，大面積剝離將造成軸承高溫。
　　3　軸箱軸承故障原因分析
　　3.1 軸承構造上的原因
　　保持架由于材質強度低，受力結構尺寸小，各彎角應力集中來消除，在運用中極易成裂紋、折斷。另外，滾動軸承向游隙的作用是減小滾子端面與外圈滾道的經常摩擦，轉向架傾斜車輪蛇形運行或通過曲線時，確保滾子能正常工作而不被卡住。而徑向游隙的作用是保證滾子受力合理，轉動靈活，徑向游隙如果過小，轉動中稍有膨脹便會發生轉動困難，導致熱軸；如果過大，便會使滾子受力不均勻，局部負荷加大，應力加大，導致滾子、滾道剝離，甚至破損等故障。
　　3.2 軸承組裝方面的原因
　　軸承內圈與軸的配合間隙過盈量不符合要求：過盈量大，容易造成軸承內圈因過大的張應力而崩裂，過盈量過小，造成軸承內圈弛緩。軸承組裝配合游隙配合不當：游隙小很容易造成滾子和滾道摩擦發熱，隨著溫度的不斷上升，軸承內圈、滾動體、保持架、外圈、端蓋的溫度并不相同，相互之間存在溫差，因而膨脹量也略有不同，也就造成配合間隙的進一步減少，加劇軸承的發熱。間隙過大，滾子的振動加大，加劇滾子和滾道的沖擊，同時也易造成內部負荷分布不均，承載滾子減少，中央滾子負荷過大。組裝軸承不按工藝要求，用銅錘敲擊軸承造成保持架變形，造成軸向橫動量消失，造成軸承軸內擠死（如圖2）。
　　4　防止軸箱軸承故障的措施
　　4.1 嚴格按規定的工藝檢測和組裝
　　裝車前軸承的檢測是必要的，也是必須的。檢測重點是對外觀檢查、內圈內徑測量、外圈外徑測量、徑向游隙測量。
　　外觀檢查可檢查出軸承表面存在的缺陷如：銹蝕、鉚釘松動、斷裂、保持架變形、軸承異音等，內徑測量有兩個作用，①保證內徑在合格范圍內，排除不合格品，②將合格內徑的軸承選配到合適的車軸上，避免配合間隙過盈量過大或過小；外徑測量作用是控制軸承外圈與軸箱體內孔的間隙；徑向游隙是通過游隙測量專用儀器進行測量，該游隙值必須在規定要求下，避免游隙過小滾子轉動困難導致熱軸，游隙過大滾子受力不均中央滾子負荷過大，從而保證滾子能正常工作。
　　軸承組裝過程中要嚴格按工藝進行，嚴禁違規操作。軸承內圈加熱套裝，加熱時溫度不得超過限度，溫度過高會導致軸承材料內部結構發生變化，損壞軸承內圈；外圈組裝到軸箱內孔時，外圈應自由落下，若有卡滯，用銅棒敲擊外圈的端部，嚴禁直接敲擊保持架，以避免引起保持架變形。軸承組裝到車軸上后進行要求時間的飽合試驗，正常情況下，軸承轉動無異常、溫度不會超過限值，但也可能會有軸承溫度高和存在異音的情況，這說明軸承存 在安全隱患，嚴禁上車使用。
　　4.2 利用機車自動頂輪檢測裝置等有效手段，加大對運用機車走行部監測或軸溫報警裝置軸承報警機車檢測力度
　　目前，采用檢測軸承故障的手段大致有測量溫度、噪聲及振動參數的方法，利用測量溫度、噪聲的方法比較簡單，但缺乏有效的預防作用，一旦在運行中軸承溫度過高和噪聲很大，一般都認為機車軸承都已經達到比較嚴重的損壞程度。而利用測量振動參數的方法，由于在檢測中獲取和采集信息比較方便簡單，是一種實用的檢測方法。目前，大機務段使用JL-601A機車自動頂輪裝置對報警的軸箱軸承、牽引電機軸承進行檢測，方法是機車在定置條件下，人工操作油壓千斤頂，頂軸箱下底面，將輪對頂離鋼軌月10mm左右，切斷其他牽引電機電源，只啟動被檢輪對上的電機，此時，電機帶動輪對空轉，用JL-601A軸承故障診斷儀進行檢測（如圖3）。
　　以上預防軸箱軸承的方法是Z基本也是Z常用的，除了預防之外，各段還應建立專職的軸承檢測驗收中心，并且對使用過程中發生問題的軸承及時反映給制造廠家，以便及時改進軸承的工藝或結構，提高軸承的質量。
　　5　結束語
　　通過對軸箱軸承檢測、嚴格工藝落實及日常對軸溫報警機車頂輪檢測，集通鐵路（集團）有限責任公司運用機車軸箱軸承使故障率明顯下降，有力地保證了機車在線上的運行安全。
　　參考文獻
　　[1]辜紅兵,等.內燃機車檢修[M].北京:中國鐵道出版社,2003.
　　[2]嚴懷,張洪良,等.東風9型內燃機車[J].鐵道知識,1991,(1).
來源：《內蒙古科技與經濟》2011年02