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  2. 軸承知識

WBA型車軸齒輪箱圓錐滾子軸承損壞的原因

2013-09-05

徐煒　杜利偉
（鐵道部戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所，常州　213011）
　　摘　要：分析了24型空調(diào)客車車軸齒輪箱圓錐滾子軸承損壞的原因，提出了七項(xiàng)改進(jìn)措施。
　　關(guān)鍵詞：客車；車軸齒輪箱；軸承；改進(jìn)
　　《鐵道車輛》1997年第4期《24型空調(diào)客車萬向軸脫落故障淺析》一文，針對由前民德進(jìn)口的空調(diào)客車RZ 24型10400號車在運(yùn)行途中發(fā)生萬向軸脫落故障的現(xiàn)象，提出造成故障的主要原因是車軸齒輪箱中進(jìn)口原裝的圓錐滾子軸承32044MBPS/P6質(zhì)量問題所致。對于這一結(jié)論，我們認(rèn)為還是值得商討的。軸承損壞有多種原因，除自身的質(zhì)量問題等直接因素諸如MBPS銅保持架開裂、滾道磨損之類以外，還有多方面的原因使得軸承損壞，并非只在軸承本身。本文旨在通過進(jìn)一步分析軸承損壞的原因，尋找提高齒輪箱運(yùn)用壽命，防止事故發(fā)生的途徑。
　　1　問題的提出
　　原文指出：該故障車齒輪箱體左側(cè)迷宮式防塵蓋六個(gè)螺栓全部丟失，防塵蓋螺栓孔與軸承襯套原孔錯(cuò)位35mm，該故障車在車輪廠分解檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承已經(jīng)完全損壞。事實(shí)上，這一結(jié)果已經(jīng)無法判斷究竟是螺栓松動(dòng)直至丟失引起了軸承的損壞，還是軸承損壞時(shí)由于強(qiáng)烈振動(dòng)造成了螺栓的丟失。
　　盡管種種原因能使端面壓緊連接盤上的M24六角槽形螺母容易產(chǎn)生松動(dòng)，然而，使得與其他部無關(guān)連的連接盤上的M24mm×110mm螺栓產(chǎn)生松動(dòng)的可能性較小。這些螺栓按規(guī)定事先均用扭力扳手緊到441N•m以上，并用Ø5mm開口銷加穿鐵絲防松。若開口銷完好，則原文所述的“左右端螺栓M24mm×110mm松動(dòng)兩個(gè)”的說法不夠明確。
　　2　32044MBPS/P6型軸承損壞的原因
　　在這輛進(jìn)口的24型空調(diào)客車上，采用WBA型車軸齒輪箱通過萬向軸和彈性聯(lián)軸器帶動(dòng)一臺32KW的發(fā)電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)軸驅(qū)式供電。WBA型齒輪箱左右兩側(cè)各裝有一個(gè)32044MBPS/P6型軸承。軸承內(nèi)圈與空心軸配合，軸承外圈裝配于軸承襯套內(nèi)，通過隔圈、擋油圈、迷宮式防塵蓋和防塵蓋上的六個(gè)緊固螺栓，以實(shí)現(xiàn)軸承外圈的軸向固定。
　　我們認(rèn)為32044MBPS/P6型軸承損壞主要有以下幾個(gè)原因：
　　（1）漏油問題。24型空調(diào)客車在各車輛段運(yùn)用的結(jié)果表明，漏油現(xiàn)象是Z常見的一個(gè)問題。產(chǎn)生漏油的原因大致有以下幾條：①由于長期運(yùn)用，O形密封圈老化變質(zhì)，引起漏油。②該軸中間齒輪箱是由迷宮式防塵蓋、迷宮式防塵圈和擋油圈來密封的。其中迷宮式防塵圈和擋油圈之間的周向間隙對防止油的溢出Z為重要。由于振動(dòng)， 迷宮式防塵蓋周邊的緊固螺栓松弛使得迷宮式防塵蓋和迷宮式防塵圈之間的迷宮間隙加大，擋油圈刀刃與迷宮圈之間周向的摩擦使得間隙加大，均使密封效果變差，引起漏油。③加油口、放油口的銅墊損壞。必須指出：采用飛濺潤滑維持正常運(yùn)行的齒輪箱一旦漏油，必然導(dǎo)致軸承嚴(yán)重發(fā)熱直至咬合卡死，加速軸承損壞。
　　（2）軸承問題。軸承是有壽命的，按規(guī)定，軸承的Z低壽命為15000h（列車速度v=80km/h時(shí)的計(jì)算值）。軸承的壽命與維修過程中的裝配工藝有關(guān)，同時(shí)，也與使用過程中的潤滑油的質(zhì)量有關(guān)。可以說，八九十年代間我國進(jìn)口的這些24型空調(diào)客車上的齒輪箱軸承，今天，大部分已經(jīng)超過軸承的Z低壽命。軸承滾道磨損導(dǎo)致了齒輪箱的軸向間隙（橫動(dòng)）加大，隨之齒輪嚙合時(shí)沖擊振動(dòng)和噪音加大，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生齒輪副齒頂干涉甚至齒輪咬死。
　　（3）橡膠聯(lián)軸器老化。齒輪箱上的橡膠聯(lián)軸器是用來傳遞輪對動(dòng)力的，由于橡膠老化變質(zhì)，聯(lián)軸器松弛不能正常傳遞動(dòng)力，使得齒輪箱不能正常工作。表現(xiàn)為無功率傳遞時(shí)齒輪箱搖晃，齒輪箱相對車軸有水平移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。橡膠聯(lián)軸器的老化必然導(dǎo)致齒輪箱與車軸的同軸度超限，使箱體擺動(dòng)、振動(dòng)加大；耐疲勞螺栓上的扭矩值下降，螺母松弛；橡膠聯(lián)軸器嚴(yán)重發(fā)熱。由此惡性循環(huán)，Z終也必將加速軸承損壞。
　　（4）長期運(yùn)用由振動(dòng)產(chǎn)生的老化問題。齒輪箱經(jīng)過長期運(yùn)用，由于振動(dòng)，各部分螺栓或多或少會(huì)出現(xiàn)松弛現(xiàn)象。一些重要部位的螺栓松弛必將造成嚴(yán)重的后果。現(xiàn)以迷宮防塵蓋上的螺栓松弛為例，分析一下它對齒輪箱的影響。迷宮防塵蓋上的螺栓松弛，使得齒輪箱內(nèi)的隔圈、擋油圈和軸承外圈外移，它必將產(chǎn)生以下結(jié)果：①齒輪箱軸向間隙和齒輪箱與車軸之間的同軸度加大，甚至超限，齒輪嚙合時(shí)的沖擊振動(dòng)和噪聲加大，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生齒輪咬合，軸承卡死。②箱體擺動(dòng)，軸承滾道受到破壞，無法正常工作。③迷宮處產(chǎn)生嚴(yán)重漏油。④迷宮蓋與連接盤在迷宮處相碰發(fā)生強(qiáng)烈摩擦。⑤橡膠聯(lián)軸器壽命大大下降，加速提前老化。
　　必須指出，32044MBPS/P6型軸承損壞問題其原因是多方面的。以上所述的幾個(gè)主要原因又是相互關(guān)連的。軸承損壞往往始于諸如橡膠聯(lián)軸器老化松弛、緊固螺栓的松弛等平時(shí)不顯眼的地方。迷宮蓋螺栓的松弛較之軸承本身的滾道磨損所產(chǎn)生的軸向間隙加大其危害要嚴(yán)重得多，必須引起重視。
　　3　建議采取的措施
　　24型空調(diào)客車在我國鐵路線上已運(yùn)用多年，車軸齒輪箱一部分軸承的使用壽命已經(jīng)到限，作為車輪廠應(yīng)及時(shí)安排對齒輪箱按照車輛局有關(guān)的技術(shù)條件和工藝進(jìn)行檢修，對超限的零部件及時(shí)進(jìn)行更換。
　　齒輪箱輪對在大修時(shí)應(yīng)做好以下各項(xiàng)工作：①對原裝件徹底檢查，包括具有配合要求的尺寸公差。②對關(guān)鍵零部件進(jìn)行探傷。③必須對迷宮式防塵圈與擋油圈刀刃之間的間隙嚴(yán)格控制。④更換全部橡膠密封件及橡膠聯(lián)軸器。⑤嚴(yán)格做好齒輪箱組裝后的調(diào)整工作，磨削開口調(diào)整墊片進(jìn)行調(diào)整，確保齒輪箱的軸向間隙（0.3mm～0.5mm）、齒輪嚙合的齒隙（0.15mm～0.5mm）符合標(biāo)準(zhǔn)，確保齒輪副嚙合的接觸區(qū)面積大于65%以上，嚴(yán)禁開口墊片原拆原裝。⑥采用扭力扳手，使連接盤上M24mm×110mm螺栓緊固到441N•m以上之后，才可以裝入橡膠聯(lián)軸器，擰耐疲勞螺栓上的六角槽形螺母時(shí)，須均勻地、交叉地?cái)Q緊，扭矩值為441N•m～587N•m。應(yīng)確保橡膠聯(lián)軸器安裝后齒輪箱與車軸之間的同軸度小于0.15mm。Z后，必須在所有六角槽形螺母缺口處配上直徑5mm的開口銷并穿鐵絲加鉛封。⑦按規(guī)定做好齒輪箱輪對的試驗(yàn)工作。齒輪箱除生產(chǎn)檢修必須認(rèn)真對待外，日常維護(hù)也不可忽視。作為運(yùn)用車輛段則必須注意加強(qiáng)日常檢查，要確認(rèn)帶齒輪箱的輪對、雙端萬向接頭傳動(dòng)軸、彈性聯(lián)軸器、安全裝置及連接部分的狀況。特別注意螺栓、螺母、防松件是否全部裝好，有無松動(dòng)。應(yīng)定期檢查齒輪箱箱內(nèi)的油位及質(zhì)量，使用規(guī)定牌號的齒輪油，并定期更換，嚴(yán)禁將不同牌號的齒輪油混合使用。要注意途中車輛運(yùn)行的情況，碰到異常情況及時(shí)處理。
來源：《鐵道車輛》第36 卷第2 期 1998年2月