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地铁车辆轴箱轴承故障分析及预防

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陈青健

(天津市地下铁道运营有限公司)

  摘 要:地铁车辆中轴箱轴承是其中重要的组成部件之一,如果在运行的过程中出现故障,会引发轴温报警,车辆会被迫紧急停车,给整条地铁线路的运营带来影响,造成经济损失。严重的故障,如轴承架破裂会使车辆失去稳定性,给地铁车辆的运行安全带来不利的影响。因此,为了保证地铁车辆运行过程中的可靠性与安全性,应及时的排查地铁车辆轴箱轴承的故障并进行分析,找出有效的应对措施。

  关键词:地铁车辆;轴箱轴承;故障;预防

  1 常见的故障类型

  1.1疲劳剥落

  引起地铁车辆轴箱轴承故障的原因包括装配不当、缺乏润滑、水分侵入或异物干扰等,过度运转导致的负荷超标等也是损坏的主要原因。疲劳剥落是较为典型的一种,主要是地铁车辆轴箱轴承的内外滚道和滚动体表面,在交变载荷作用下产生裂纹继而导致表层发生剥落坑,随着应力的不断增加,最后导致轴承滚动体或内外滚道表面剥落,这即是疲劳剥落现象。疲劳剥落是一严重的故障现象,脱落的轴承碎屑会对地铁车辆设备的正常运转产生冲击,造成轴承运转过程中的异响和振动,严重时会导致滚动轴承失效。

  1.2烧伤及磨损

  轴承烧伤是水泥设备的常见故障,是轴承的滚动体及保持架在旋转中急剧发热使保持架软化损坏,破坏了轴承的表面组织结构,降低了轴承工作表面硬度而导致轴承加剧磨损的一系列现象。由于地铁车辆轴箱轴承的运转工况较为恶劣,如多粉尘、高温辐射等,在运行过程中受到粉尘、异物的入侵及高温辐射等,会使轴承滚道和滚动体间缺少润滑,或是润滑油变质导致表面磨损加剧或烧伤。随着磨损情况的加重,轴承的游隙增大,表面粗糙度明显扩大,使轴承在运转时产生明显的异响和振动,导致轴承寿命的降低,如不及时排查和处理故障,就会导致轴承运转过程中温度过高而发生烧伤等。

  1.3塑性变形

  当地铁车辆轴箱轴承受到较大的冲击载荷,或因受热不均等导致载荷变大时,就会使轴承及转子受到影响,继而在运转中受损,一旦出现压痕就会引起冲击载荷,而引起附近表面的剥落。

  2 故障原因分析

  地铁车辆上的轴承多用于机车的连接,且轴承的种类也比较多,主要有牵引电动机轴承、轴箱轴承、传动系统轴承、动力系统轴承以及冷却系统轴承等,但是现阶段在地铁车辆中使用最多的还是轴箱轴承,在运用轴箱轴承时若使用不当或没有做好检修工作,会产生一些故障,主要的原因有以下几个方面。

  2.1轴承外圏裂纹故障

  首先,导致轴承外圈裂缝故障的主要原因是在轴承运行的过程中会受到异常载荷能力,同时由于在装配过程中出现不当的情况或是冲击载荷过大导致轴承质量问题,也可能是由于轴承材质本身的问题,最终导致轴箱轴承出现生热故障,由于外圈损伤的种类性比较复杂,不可控性相对较大。因此,地铁车辆检测人员在进行车辆检测时应先检测轴承外圈是否有黑油渗出,检测人员应根据实际的情况进行系统排查。

  2.2轴承密封罩松动增多为基本原因

  在进行轴承密封罩检修时应及时的更换新品,导致密封罩松动的主要原因是在对密封罩进行整形后没有进行复原,轴承外圈的牙口过大无法与密封罩进行配合,导致松动情况。密封圈与密封座会在车辆提速后增加摩擦,密封罩会一起转动导致松动现象。列检时,规定要求只处理密封罩脱出。最后致使密封罩松动的加剧,而未对其进行处理。

  2.3保持架破碎增多为常见问题

  由于保持架本身的强度不是很高且加工制造水平也偏低,致使制造缺陷存在于保持架中。由于强度不够,保持架不能适应车辆提速重载的需要。保持架受力被轮对踏面质量所制约,从而保持架受力程度折扣大增。由此可见,对轴承保持架产生危害的是踏面故障。对保持架的危害会随着车辆提速而逐渐增大。原因在于冲击力决定于车辆行驶速度,车辆行驶速度提高,冲击频率也随之提高。对轴承产生的危害也越来越大。最后导致保持架破碎的原因是受压力太大,密封罩密封性减小以及外部松动,列车运行中油脂被大量甩出,润滑效果逐渐丧失。

  3 预防措施

  3.1轴承故障变化规律

  众所周知,所有设备机械部件发生故障都是一个由量变到质变的过程。轴承故障也是一样,一般情况下要经过振动、噪声、发热、失效这4个状态。如图1所示,当轴承发生故障,首先表现在运转时产生振动,内部冲击变大,并逐渐出现异常噪声及异常磨损;机械部件异常磨损又会导致轴承温度上升,轴承发热,内部润滑油由于温度上升出现润滑性能下降,反过来影响润滑质量,导致异常磨耗加剧,如此恶性循环直至失效。将上述轴承变化规律与之前故障轴承尺寸检验结果综合分析可知,被调查的故障轴承已经出现了异常振动和轻度噪声,而轴承内外圈和滚子圆度出现轻微失圆(未超标),温升也未出现过高现象,则说明故障轴承正处于图1所示噪声至异常发热的阶段,并即将进入第3、4阶段,轴承可靠状态将在短短数周内急剧下降,安全风险急剧增大,最终失效发生燃轴现象。因此,可判定本次轴承故障发现得较为及时,在故障发生的中前期进行了处理,有效地避免了安全隐患。


  3.2应对措施

  3.2.1轴箱轴承装车之前

  需重点对轴箱轴承质量、组装工艺过程、组装设备状态、质量把控以及操作人员资质等环节进行核实,确保整个过程符合规定要求,从而保证产品质量。

  3.2.2轴箱轴承装车之后

  (1)定期动态巡查线路。通过人体切身感受车辆是否存在异常振动和异响。(2)车轮踏面数据精准测量和外观检查。由于车轮踏面径向跳动和局部凹陷会导致该现象,因此要重视车轮踏面径向跳动和局部凹陷,发现异响时,首先通过不落轮旋床测量轮对尺寸,超差者应对轮对进行旋修。(3)实行库内接车听音。安排相关人员在库内接送车时采用听音方式对疑似轴承故障跟踪确认,出现滚子碰撞的金属声的需要重点盯控。(4)回库停车观察温度。对所有车辆轴箱采取点温或观察试纸温度并记录,通过对轴箱温度差异进行分析,做好故障排查,对出现轴箱温差超过限值的车辆进行重点跟踪。(5)库内开盖检查。通过完成相关骤后,对出现疑似问题的轴承,采取打开轴箱端盖,检查油脂泄漏量和硬化程度。(6)更换故障轴承。如最终确认为轴承存在损坏问题,应及时对故障轴承退卸、拆解并更换新件,全面保障正线运营质量。与此同时,要求厂家调查原因。此外,还可利用专业监测设备进行轴箱轴承的状态监测,如离线监测设备:动平衡仪、测振仪、测温仪和噪声测量仪等。在车辆运行过程中进行定期(或连续)的监测和故障诊断,判定轴承目前的状态及未来的发展趋势。基于此制定维修计划,确定其应修理的时间、内容、方式。

  4 结语

  综上所述,地铁在城市中起到了重要的作用,为城市交通建设提供了有力的保障,但是,车辆会给轴箱軸承故障给地铁运营带来不利的影响,严重的话还会给人员带来安全威胁,因此相关的检测人员应提高警惕并利用科学的方法,降低轴箱轴承的故障发生率,确保地铁车辆运行安全。在进行故障检测时,应充分的分析故障原因,并对故障进行及时的处理,确保地铁车辆运行的可靠性与安全性。

  参考文献

  [1]舒磊.地铁车辆轴箱轴承的故障影响因素及预防方法[J].技术与市场,2016,23(11):29-30.

  [2]程心平.地铁车辆走行部故障诊断系统的应用与探讨[J].铁道车辆,2017,55(03):38-41.

  [3]周全.地铁车辆轴箱轴承故障分析及预防措施[J].技术与市场,2017,24(04):80-81.

来源:《科学与技术》2019年7期