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1、第一章 绪 论1.1 课题研究的背景和意义安全是铁路运输永恒的主题。中国铁路第六次大提速预示着我国高速铁路时代的到来，CRH动车组的全面开行、和谐型机车的上线运用、机车交路的延长扩伸、列车的提速重载中国铁路发生着翻天覆地的变化。客车速度不断提高，重载列车开行数量增多，铁路运行车辆仍以客货共线为主，列车密度高居世界第一，这些因素都对机车安全运行提出了更高的要求。滚动轴承作为机车的重要部件，其功能对安全运输起着举足轻重的作用。滚动轴承运行是否正常直接影响到整台机车的性能及运行安全。提速重载是世界各国铁路的发展方向，速度提升、运量加大的前提是拥有牵引力十足的机车，而作为重载机车走行部重要部件之一的牵
2、引电机轴承，在此时此刻需要我们更多的关注。如果在运行中发生故障，轻则会造成列车停运晚点，重则会导致列车脱轨颠覆，造成国家财产和人民生命的重大损失。一旦该情况出现必然是机破无法运行，导致后续列车晚点严重干扰干线运输秩序，更甚者如果没有及时发现将会引起热轴、切轴、轮对擦伤、脱轨、颠覆等事故，后果不堪设想。因此牵引电机轴承故障和滚动轴承故障分析及防治措施是本文论述的重点。1.2 运输形式分析1.2.1 机车牵引电机随着我国铁路重载、快速列车的开行, 机车直流牵引电动机的负载在逐渐增加, 实际使用功率接近设计值, 提高牵引电动机轴承运转的可靠性, 降低故障率, 有利于保证铁路运输的安全。在实际运用中,
3、 牵引电动机轴承故障普遍, 轴承固死后果可怕, 严重影响铁路的正常运输秩序。因此, 对牵引电动机轴承故障进行分析与研究, 提出相应的预防措施是必要的。1.2.2 牵引吨位增加为适应国民经济发展的需要，不断扩大运输能力，重载列车不断开行，列车吨位已有过去的单列3千吨发展到现在的56千吨，提高了60%100%,并且在大秦线开通了万吨列车。1.2.3 列检负责区段的延长列检所的设置是根据铁路运输需要和特定区段而定，随着运输结构的变化，直达列车不断增加。列检负责区段已延长到500公里左右。增加了运输安全难度。第一章 绪论1.1国内发展状况 滚动轴承是车辆的重要部件，其性能的好坏直接影响着列车速度的提高
4、及运行安全。我国铁路成功地运行了客运提速，主要干线的客运列车速度已达140km/h160km/h。除极少数的快运专列外，绝大多数货物列车的最高运行速度仅有70km/h80km/h，而旅客列车的速度有150km/h，随着铁路改革的不断深入和跨越式发展的要求，铁路经过五次全面的提速和车辆载重吨位的不断增加，大量新技术、新工艺、新材料、行配方不断运用于列车，滚动轴承的发展由从前的197726型发展到现在的SKF197726、352226X22RZ，特别是重载车辆大量使用187730型轴承。车辆在运行中，受速度、交路、重载和线路运行条件的影响，滚动轴承一些零部件会发生磨损、损耗、松弛、变形、腐蚀、裂损
5、等故障，给我们研究滚动轴承故障分析及防治措施提出了更高的标准和要求，在运用机车发生的各类故障中，滚动轴承的热轴故障呈上升趋势，已成为防燃防切的主攻目标，虽然红外线轴温探测是防范燃轴的重要手段，但若能在列检早期的检查中发现滚动轴承故障，将具有积极的意义。虽然随着技术、材料和工艺的发展，滚动轴承的各项指标已大有改观。1.2国内常用滚动轴承与工作原理 我国配属的6K型电力机车均为1987年从日本进口，牵引电机轴承采用圆柱滚子的滚动轴承。滚动轴承的基本结构由内圈、外圈、滚动体和保持架这四部分组成。内圈用来和轴颈装配，外圈用来和轴承座装配。内圈随轴颈回转，外圈固定，但内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外
6、圈的滚道间滚动。轴承内、外圈上的滚道，有限制滚动体侧向位移的作用。 无轴箱滚动轴承的构造： 无轴箱滚动轴承的主件有七部分组成：1.密封罩;2.外圈;3.滚子;4.塑钢保持架；5.中隔圈6.内圈7.密封罩组件。附件有后挡、前盖、标志板、螺栓、施封锁、放松片，如图所示。无轴箱滚动轴承的工作原理：滚动轴承一般结构是由内圈、外圈、滚动体、保持架、中隔圈等组成。滚动轴承是借助于在内、外圈之间的滚动体滚动实现传力和滚动的。内圈紧密配合于轴颈上，当车轮转动时，内圈随轴颈回转，并引导滚动体一面饶起轴心自转，一面沿内外圈滚道公转。轴承有径向间隙和轴向间隙，以保证滚动体能自由转动，滚动体与内、外圈之间的相对运动完
7、全是滚动，而不是滑动。保持架用以维持各滚动体之间的位置，防止倾斜和相互碰撞，保证滚动体能沿滚道均匀分布。第二章 2.1.概述轴承在正常的条件下使用, 套圈和滚动体的滚动面因不停地重复地受到压力, 亦会发生材料疲劳, 以致造成剥离而无法使用。滚动轴承一旦承受负荷, 其滚动体与套圈接触面就会发生局部永久变形。该变形量随负荷增大而变大, 若超过某种限度, 则会影响正常运转。轴承烧伤、磨损、裂纹缺口、卡死、生锈等都有可能使轴承无法使用,但这应称为轴承故障, 须与轴承寿命区分开。轴承选型不当, 安装欠妥, 润滑不良及密封不好等都是发生轴承故障的原因, 排除这些原因便可避免轴承发生故障。2.2轴承的报废失
8、效形式有下列情况轴承报废：车辆颠覆或重车脱轨后的全车轴承；发生燃轴或火灾被损伤的轴承；外圈破损的轴承；已做过大修的轴承又出现一般检修无法修复的故障缺陷的：已做过大修轴承累计使用时间达到（以轴承制造时间为准）15年（或150万公里）的；已做过大修的轴承，重新压装后使用时间达到7年（或70万公里）的；由于电流通过引起局部放电而造成斑点，凹槽或槽纹等表面电蚀损伤的轴承；锈蚀严重，不能正常转到的轴承；内，外圈均出现制造，大修单位或年代不清的轴承；工程塑料保持架从内圈组件上退下或脱落的轴承；其它无修复价值的故障。滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内外圈滚道上的点蚀破坏，这是在安装、润滑、维护良好的条件下，
9、由于大量重复地承受变化的接触应力所致，轴承点蚀破坏后，在运转时通常会出现较强烈的振动、噪声和发烧现象；除了点蚀以外，还可能发生其它多种形式的失效，例如，润滑油不足使轴承烧伤；润滑油不清洁而使滚动体和滚道过度磨损；装配不当而使轴承卡死、胀破内圈、挤碎内外圈和保持架，下表为我国近年来6K机车牵引电机轴承故障情况的统计数据。2.3 轴承在运用中发热的原因2.2.1 油脂缺少或变质由于油脂缺少或变质，轴承润滑状态不良，也会使轴承发热。2.2.2 油脂过多若油脂增加过多，不仅无利，反而使轴承内部发生过多的摩擦和搅拌热，使轴承发热2.2.3 轴承内混有异物当轴承清洗不干净，油内混有杂质，密封不良而导致水，
10、沙进入等，均可导致轴承发热。2.2.4 轴承轴向游隙过小轴承轴向间隙过小，将增加摩擦，使轴承发热，甚至导致滚子卡死引起事故。若间隙过大，则会使轴承局部负荷加大，缩短使用寿命。2.2.5 转向架当转向架组装不正位或变形时，也会造成轴承别劲而发热。2.2.6 轴承内部损坏当轴承内外滚道破裂、剥离、轴承内外圈、滚子或保持架裂纹或破碎时，轴承将发热。主要原因：1.是材料或热处理不良。轴承内外圈滚道面或滚子滚动面上由于麻点、辗皮等缺陷继续发展而形成鳞片状及至不规则的更大面积的金属剥落现象（它是材料严重疲劳破坏的结果）2.是轴承在组装拆卸、清洗搬运或运用中不慎而受到不正当冲击力。3.是内圈与轴、外圈与承载
11、配合不良。4.是局部外伤、锈蚀、偏载或过载。5.是材质正常疲劳破坏。第三章 滚动轴承故障分析及防治措施3.1 故障的发现和处理3.1.1 轴承常见故障概括故障轴承的症状主要是: 1) 滚动体及滚道裂纹、拉伤、灼痕、疲劳剥离掉块、锈蚀; 2) 外圈拉伤、锈蚀严重; 3) 内圈拉伤、裂、电蚀; 4) 保持架松动、铆钉断头、体裂、变形; 5) 内圈表面和滚子表面点腐蚀、麻点、变色等。从现场观察分析发现, 造成轴承故障的主要原因有: 轴承超期使用, 组装质量不良, 维护保养不当, 润滑不良, 大小齿轮啮合不良, 轴承制造质量缺陷等等。3.1.2 密封罩松动脱出和外圈缺损由于近年来生产厂家范围的扩大，部
12、分轴承的技术保障能力不够，生产的轴承不能适应列车的提速要求，轴承装车后经过高速剧烈振动，极易发生封罩松动脱出，如图31所示，并与前盖摩擦极易引起激热，同时密封罩的松动脱出也使轴承失去了密封作用。由于轴承密封失效轴承内部极易造成泥沙、泥水，缺油，使轴承内部润滑不良，从而引发各种轴承内部故障，严重时会危机行车安全。造成此类故障的原因：一是设计上存在前盖内侧面与密封罩、油封端面间隙偏小的缺陷；二是各级检修单位对密封罩与外圈牙口处掌握不严，运行过程中由于车轮踏面故障造成冲击力过大，导致轴承外圈弹性形变而改变二者的配合状态，转8A转向架存在高速运转或通过曲线弯道时产生菱形变形的缺陷；三是超载、偏载、集重
13、等原因。密封罩在一般检修时未及时跟换新品；密封罩经整形后未复原或者一般检修及大修时外圈牙口与密封罩过盈配合过小造成松动；提速后密封罩中的密封圈与密封座摩擦加剧，从而带动密封罩一块转动，使得密封罩松动；按照规定列检只对密封罩脱出的故障进行处理，而对密封罩松动故障不进行处理，导致已松动的密封罩松动加剧。处理：对于这类故障按铁路机车运用维修规章，列检必须换轮处理，不得用力（或用木器轻轻敲击）使其复位后放行。轴承外圈缺损为车辆在装载时，如32所示，受到装卸机具的碰撞或车辆发生脱轨事故与其它物质相撞造成，对于此类故障列检应换轮处理图31轴承密封罩 图32轴承外圈缺损 3.1.3 轴承烧损的特征 从我国近
14、年来发生的6K机车牵引电机轴承烧损情况分析来看，具有如下几个特征：1.轴承滚动体与内外圈滚道卡死；2.轴承及其外挡盖严重过热变色；3.内圈产生轴向相对滑动；4.轴承保持架断裂：5.外圈滚道电蚀严重；6.润滑脂烧化变稀；7.内圈滚道表面与滚动体有粘合等。这些外观现象都是轴承烧损后所能看到的基本特征。图3-3、图3-4、图3-5、图3-6为我国6K机车牵引定数提高以来发生的牵引电机轴承故障实例。图33外圈滚道剥离 图34滚动体剥离掉块 图35滚动体破裂 图36内圈拉伤3.1.4 油脂故障缺油时，轴承转动轻松，严重缺油者，转动时明显听到滚子均匀下落的声音。缺油故障多发生在装车使用两年以上的轴承上，如
15、这类故障没有明显的发热特征列检可以放行。油脂过多，新造或大修时注油量过大，运行中因油脂过盈而产生较高运转热，易引起红外线报轴。油脂过盈故障多发生在新装车使用两个月以内的轴承上，转动时沉重但无异音，按规定发生热轴故障点温超过规定温度以上时需换轮（SKF197726型轴承在外圈外径下部测量温升55度，绝对温度100度；197726和352226XZ2RZ型轴承在外圈外径下部测量温度环温+40度）但此类故障可以放行并进行红外线轴温跟踪，确认轴温无持续上升，不必做进一步处理，待运行一段时间后热轴特征会自然消失。油脂泄漏故障：渗油、漏油发生在外圈牙口与密封罩配合处以及油封唇口处，少量油迹和尘沙积聚，一般
16、成干燥状态，或虽有一些润滑油脂，但其他地方均无油脂，可以认为是正常，可据需使用。甩油是在密封罩、前盖、后挡上有大量润滑油脂，且污染了承载鞍、侧架、车轮或车底板等，这时可以认为密封已失效，油脂已大量泄漏，须换轮退卸轴承。3.15 保持架隔窗断裂一般发生在端环与小横梁相交处，保持架折断后使滚子与保持架隔窗间隙增大，轴承的承载状态受到破坏。这类故障的外观现象虽不明显，但危害极大，如果不能及时发现处理，车辆在高速运行中保持架会产生破碎，很容易在极短的时间内发生热、切轴。车辆轮对有超限的擦伤、剥离或轴承高温时，应对该轴承起转动检查，如发现在转动中有无节奏的振动或卡带现象，要运行多次的正反转动，并召集有经
17、验的人员检修。3.1.6 滚道损伤、剥离滚道、滚子剥离，主要发生在轴承滚动面上。原因为内外圈存在材质不良等缺陷或车辆运行状态不良，长期运转后可能会发生滚道局部擦伤或图37所示，或剥离如图38所示。对此故障检查人员如果用力向下按或向上托起轴承转动，可以感到轴承有节奏的振动，这类故障多伴有轮对陈旧性擦伤或剥离以及轴承向游隙大于0.75mm缺陷。对此类故障列检应及时换轮并送轴承组推卸检查。图37滚道擦伤 图38滚道剥离3.1.7 滚子剥离滚子破损多为滚子端部裂纹导致破碎，如图39所示，碎块很容易混入滚道中，将造成滚子卡带，破坏轴承的滚动状态。在转动外圈时手感有别劲的规律，声响有无规律的咯吱声，有时转
18、多圈才发生一次。图39滚子剥离3.1.8 滚子破裂或滚子缺损发生的原因为：滚子材质或热处理工艺达不到设计要求，在受到较大的冲击或负荷时造成滚子破裂或缺损。3.1.9 内圈裂损发生的原因：1.内圈的材质达不到要求；2.加工轴颈时椭圆度及锥度过大或与内圈配合过盈量大，使内圈在组装时应力增大产生裂纹。3.1.10 套圈和滚子滚道表面划伤压痕发生原因为：滚动轴承油脂含有灰尘、金属粉末等杂质或车辆在运行中由于金属之间摩擦及材质缺陷等原因，使摩擦下来的金属微粒在滚道和滚子之间摩擦，造成滚子、滚道表面划伤或压痕。3.1.11轴承内圈滚道及滚子表面剥离发生原因：轴承组装前滚道卡伤或组装时位置相互不正使轴承过早
19、产生疲劳裂纹。3.1.12 滚动轴承电蚀造成原因为：车辆部件进行焊修作业时，因电焊回路接触不良使轴承产生电火花电蚀，造成内、外圈、滚子、滚道损伤。3.1.13 保持架破碎发生原因为：1.轴承受较大的交变载荷或冲击载荷使保持架发生裂损；2.保持架加工工艺缺陷，柳钉折断或脱出后，轴承卡带运行造成保持架裂损。转动外圈时，轴承滚子自上而下的掉落，发出凌乱的金属撞击声。保持架破碎严重者，甩出的油脂呈银灰色，怀疑为保持架破碎的轴承应就地换轮，在区间确因场地无法换轮时应按车辆原运行放行挂往前站换轮；严禁反向挂运，否则很容易导致轴承保持架突然卡带而发生热切轴。保持架破碎增多的原因1.保持架本事设计强度偏低；2
20、.加工制造水平不高，保持架存在制造缺陷；3.选用材料存在缺陷；197726型轴承保持架采用10#08A1冷扎钢板冲压而成。SKF公司曾对采用不同材质保持架的轴承进行断油运转实验，结果表明；刚保持架轴承只能维持2h，铜保持架轴承能维持6h，而塑钢保持架轴承能运转20h。郑州北车车辆段2000年共发现70起保持架破碎故障，其中69件为刚保持架，占刚保持架的32%，只有1件为塑钢保持架，占塑钢保持架总数的6.25%。4.轮对踏面质量对保持架受力状况有较大影响；据调查，在郑州北车车辆段发现的保持架破碎故障中有94.5%存在着轮对擦伤或剥离，其中64%的轮对擦伤或剥离过限，随着列车速度的提高这一问题更加
21、突出。另据有关资料介绍，轴承受到冲击力与车轮擦伤深度、车辆运行速度成正比，与车轮直径成反比。当列车在平直轨道上以80km/h的速度均匀前进时，车轮踏面擦伤深度每增加0.1mm，则轴承所受冲击力就增加1300014000N当擦伤深度达到1mm时，冲击力将高达15000-160000N。由此可见，踏面故障对轴承保持架的危害是非常大的，随着列车速度的提高其危害性还将增大，因为速度越高冲击力越大，冲击频率也越高，对轴承的危害也越高。5.密封罩大量松动：近几年发现的176件保持架破碎故障中密封罩全部松动，并有大量油脂甩出，2001年10月2224日在调查的2个列检所的330列17469辆车中，发现205
22、列315辆存在密封罩松动故障，密封罩松动后，导致密封性能下降，油脂不断甩出，轴承内部润滑效果降低，保持架承受压力不断增加，造成保持架破碎，如图3-10所示图3-10轴承保持架破碎3.1.14 运用中外观检查轴承检查（1）前盖、外圈、密封罩、后挡裂纹、损伤、松动变形。（2）轴承密封失效、甩油、混沙、混水或油脂变质。（3）轴端螺栓折断、丢失或全部松动。3.2 烧损的原因分析及滚动轴承的危害3.2.1 轴承烧损的原因分析轴承出现烧损现象都是由于轴承产生失效无法正常转动造成，究其原因大致分为三个方面：1.轴承构件质量方面。轴承在生产过程中如果采用的材料质量不高，机械加工工艺和热处理过程不符合相关规定，
23、都会导致出厂新轴承的疲劳强度、接触强度及抗断裂强度大大降低，进而直接影响轴承的使用寿命。寿命降低的新轴承在使用过程中，根本无法达到其理论寿命，一段时间后就会出现轴承滚动体破裂、保持架断裂等危险现象；2.轴承装配工艺方面。牵引电机滚动轴承属于比较精密的部件，只有正确安装才能保证其寿命。某些轴承表面存在锈迹、擦伤现象，不符合要求的轴承严禁组装。组装过程中，对端盖、转轴以及轴承箱的同轴度应进行认真校验，对弯曲、平行、对中、轴承精度、润滑油脂装入量、动平衡等工艺要求也应严格要求，上述任何一个指标不符合技术规定，都会导致轴承工作一段时间后出现某种形式的失效而无法正常转动。3.轴承使用维护方面。轴承滚道里
24、的润滑脂长期处于被强烈搅拌的状况，轴承的转矩大，温度高，而且不平衡，还可能产生噪音，润滑脂就容易变质和流失。润滑脂发生变质和流失情况下，轴承就会产生缺油干磨，造成轴承变热温度升高。温度进一步升高后就会出现恶性循环，不但会使保持架和滚动体中的润滑脂变稀流失掉，而且还会使轴承盖中的润滑脂变稀流失掉，进而导致轴承内圈热膨胀破裂、轴承游隙减少、内圈和轴颈间配合松动、滚动体与内外滚道胶合等，最终产生轴承内外圈和滚动体完全卡死的严重故障。3.2.2 车辆中的车轮擦伤、剥离故障1.车轮踏面擦伤、剥离后，轮对圆弧面上出现较大局部平面，使车轮不能圆滑滚动，增加冲击振动。若轮径840mm，探伤深为2mm，其玄长8
25、2mm，即有82mm长的平面参与滚动。若擦伤超过2mm时，其玄长就更长，增加车辆的冲击振动。运用中，车轮擦伤深度要求滚动轴承小于或等于1mm，车轮剥离是沿踏面圆周方向测量，运用限度要求滚动轴承一处不大于50mm，二处每处均不大于40mm，在此限度内，不危机行车安全，超此限度便会加剧车轮与钢轨间的振动，使轮缘与车轴配合出现移动和轴身弯曲，轮对内距尺寸发生变化，易使轴承出现故障。如滚动轴承热轴、冷却，滚动轴承保持架裂损，严重者出现折轴，造成车辆颠覆。2.车辆踏面擦伤后加剧了车轮圆周磨耗，破坏了磨耗型踏面的作用，当周围磨耗到8mm以上时，往往出现靠近轮缘处凹下，外侧高起，这样，就失去了磨耗型踏面的作
26、用，在曲线上两轮不能同时滚动，外轮产生滑行，造成车轮踏面擦伤，在直线上出现导前带后现象不能自行纠正位置，加剧轮缘与钢轨的磨耗。车轮踏面圆周磨耗超限后使轮缘的相对高度增加，易与鱼尾板连接螺栓之螺母相碰或切断螺栓。3.3 预防措施轴承故障涉及因素很多, 且处于动态之中,但只要在检修过程和机车运用过程中, 从轴承检修、检测、组装、试验以及监控等方面入手, 采取必要的预防措施, 把握好轴承检修运用的各个环节, 轴承质量就能够实现有序可控。根据我国国情利用国外先进经验，拟从两个方面入手：一是当前立即采取可以操作和见效的应急措施；二是经过试验研究后以采取的措施，其核心是防滑、增粘、改进车轮材质等，以减少车
27、轮擦伤剥离的产生。3.3.1 采取的措施1.应对列车制动系统的可靠性进行全面调查及检测运用部门所反映的情况表面，因制动操作不当、制动系统故障而导致的车轮擦伤故障率最高，且后果也最为严重，所以应对列车制动系统的可靠性进行全面调查检测。主要检测是否有以下故障：基础制动杠杆抗平衡、个别车辆缓解不良、制动机及阀件故障、闸瓦厚度超限、同一列车中各种车型制动率不统一、个车辆制动缸活塞行程不统一、空重阀作用不可靠、闸瓦间隙自动调整器故障或调整不当等，上述故障往往使车辆制动作用不协调，不仅易造成列车纵向冲动加剧，而且易造成制动率偏高、制动力过大的车辆发生车轮滑行擦伤。因此，运用部门应切实加强上述检查，强化闸调
28、器试验质量标准，不得减少试验次数和缩短试验时间。对闸调器要按规定施修，定期检查时必须实行换件维修，即：使用五年的一律拆下大修，不到五年且作用良好的，要做好制动性能试验。以消除事故隐患，保证行车安全。2.严格控制转向架及轮对的制造、检修质量运用和试验结果都表明，转向架及轮对的技术状态优劣，不仅直接关系到行车安全，而且对车辆的运行品质、对车轮的损伤、剥离均有很大影响，尤其在提速和高速运行条件下，因为速度越高，动载荷越大，将加剧轮轨间接触疲劳引起的剥离。为此应严格控制其制造、检修质量，在目前条件下，尤其对货车转向架制造、检修时，其轮对的动平衡、同一轮对的轴径差、车轮加工的形位公差等均应严格控制，在段
29、修或换轮时还应进行动平衡检验，以保证转向架及轮对一直处于良好的技术状态，改善运行品质，减少轴轮间作用力，从而降低车轮擦伤、剥离的程度。3.加强各部门的联劳协作，要求机车司机乘车人员按要求使用列车制动系统，不随便使用紧急制动。增加责任心，工作精力集中，充风时不能对车辆制动机过充风。认真检修和调试机车上的列车试验器和机车空气压力调整阀，使其消除故障隐患。工务部门要加强对线路的维修保养，使其符合行车安全要求，不断改进线路质量；车站调车作业时，要控制好车速，减少对铁鞋制动器的使用，有条件的，在线路上装用对车轮无损害的减速项。装载货物时，要使货物均衡装载，杜绝超载，偏载和集重现象的发生。4.不断改进车辆
30、制动机系统和走行部各装置。为了适应大提速的要求，一是要尽快淘汰GK型制动机，逐步淘汰103型制动机，加快120型制动机改造，使列车整体制动性能协调一致，动作同步。二是要改进转向架结构，减少其振动，增加运行平稳性，如侧架增加稳定性，两侧架间需增加类似于弹簧托板作用的支撑装置；旁承增加液压旁承或橡胶旁承垫，减少上下旁承间隙或无间隙缓冲旁承；侧架与承载鞍间增加橡胶减震垫，以避免各部件刚性接触及运行中过大振动或位移，使车轮与刚轨减少不必要的刚性力。3.3.2 轴承烧损的防止措施1.改进牵引电机轴承装配工艺：牵引电机轴承在安装过程应注重两个方面的要求： （1）轴承内圈和轴颈的配合过盈量应符合相应要求，若
31、两者的过赢量太小，则在转动过程中，内圈和轴颈之间的配合就有可能发生松动或内圈和轴之间可能发生相对滑动，进而导致轴承滚动体与滚道间摩擦力增加发生烧损；相反，若两者的过盈量太大，内圈的弹性膨胀而使轴承游隙减少，容易造成内圈破裂滚道损坏，滚动体无法正常转动后发生卡死烧损现象；（2）轴承装配过程中必须严格按工艺要求来控制游隙尺寸，6K机车牵引电机轴承径向游隙自由状态下传动侧0.1350.165mm，换向侧0.1050.125mm，装配后传动侧0.070.22mm，换向侧0.060.12mm，装配前后应逐个认真检测，确保实际尺寸符合上述要求。2.定期加注润滑脂及取样化验：对于高速滚动轴承来说，润滑的好坏
32、直接影响着滚动轴承的寿命。轴承中的润滑脂不仅可以降低摩擦力，还可以起着散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。滚动轴承的装脂量一般为其内部空间容积的1/32/3，轴承含脂量过少，导致润滑不足；含脂量过多，引起轴承的摩擦力增加，搅动剧烈，从而轴承过分发热，使润滑脂油脂分离，稀化流失。润滑脂的不清洁也可引起滚动体与内外圈滚道间的摩擦加大发生磨损，因此对于牵引电机轴承需要定期加注润滑脂和取样化验，从质和量的方面保证轴承润滑良好。3.4 轴承各指标的控制3.4.1 轴承寿命管理的控制1) 对所有落修电动机的轴承实行寿命管理, 即轴承使用7 年或运行里程超过80 万km 强制报废, 并对所有轴承进
33、行编号, 按编号建立轴承寿命管理档案。选择轴承时, 必须设定该使用条件下的轴承必须寿命, 必须寿命是根据机械装置本身所需要的耐久性和运转时的可靠性来决定。因此, 牵引电动机轴承存在疲劳使用寿命, 对其进行寿命管理是科学的。2) 机车双次中修时对所有电动机轴承全部更新, 杜绝轴承超期使用现象。轴承清洗前首先检查其使用寿命,寿命到期直接报废, 只对在使用寿命期内的轴承进行清洗、检查; 新轴承也要按规定进行检查确认, 合格后方可进行检测组装, 防止超过使用寿命期的轴承和不合格轴承装机使用。3.4.2 轴承内部游隙的控制所谓轴承内部游隙, 是指轴承在未安装时内、外圈之间的相对可移动量。运转游隙与轴承的
34、寿命、温升、振动以及噪声有着密切的关系, 轴承内部游隙的控制很重要。电机轴承要维持良好的运转, 必须有合适的内部游隙。轴承原始游隙是很重要的指标, 因此, 轴承装配前要用塞尺检查原始游隙, 同时要测量内圈与电枢轴颈接触电阻, 保证其可靠接触。电机装配后, 轴承游隙是配合游隙, 若这时游隙太小, 会造成轴承过热, 引起内圈膨胀, 使游隙越来越小, 最终导致轴承烧损; 若这时游隙太大, 滚子将受力不均, 产生附加振动, 易损坏轴承。因此, 电机总组装后还要用塞尺测量轴承装配游隙, 若发现游隙超过标准, 必须解体后返工修理。3.4.3 严格控制轴承温度轴承装配时, 温度太低, 会使轴承套安装不到位,
35、 外力强行套入, 易拉伤转轴和损坏轴承; 温度太高, 会使轴承内圈表面硬度变低, 而降低轴承的使用寿命。根据配合过盈量, 轴承加热温度不应超过120 。3.4.4 轴承润滑脂的控制轴承润滑的目的是使滚动体表面或滑动体表面形成一层薄薄的油膜, 以防止金属直接接触。润滑剂对轴承的主要作用为: 1) 减轻摩擦及磨损, 2) 排除摩擦热, 3) 延长轴承的寿命, 4) 防止异物侵入。为了充分发挥润滑剂的作用, 务必选用适宜于使用条件的润滑方法和优质润滑剂。电机装配时, 注入轴承室的润滑脂必须清洁。润滑脂不干净, 混有杂质, 特别是坚硬的杂质, 易造成轴承非正常磨损, 引起轴承故障。润滑脂填充量要适当,
36、 若加入量太少,轴承因间断缺油干磨造成发热而引起轴承故障; 若加入量太多, 润滑脂搅拌发热导致轴承故障, 还会变稀甩出污染电机内部。牵引电机润滑脂的填充要按设计量注入, 还要在轴承室空间合理分配。轴承室空间由轴承腔, 内、外轴承盖间三部分组成, 润滑脂应尽量分配在轴承腔和能与轴承包络的面上, 填满其空间的三分之一。机车运行过程中, 要防止齿轮箱内的油脂窜入电机轴承室, 使润滑脂变质并流失, 引起轴承故障, 并应定期定量补充轴承专用润滑脂, 严禁不同牌号的润滑脂混合使用, 防止润滑脂变质, 失去润滑性能, 引起轴承故障。3.4.5 轴承装配清洁度的控制清洁度不是复杂的技术问题, 却很重要, 需要
37、做许多细致的工作。根据各种电机轴承所需的润滑脂数量, 称量后用干净塑料袋装好并单独存放, 轴承装配时即领即用;另外在装配过程中, 保证注油管零件干净无铁屑杂物, 以免灰尘和污物进入轴承室内。3.4.6 轴向窜动量的控制为避免轴承滚子端与轴承档边经常摩擦, 保证轴承在通过弯道时能正常运转, 牵引电机允许电枢有适量的轴向窜动量( 即自由窜动量) 。若窜动量偏大, 会引起轴承滚子端部与轴承档边的冲击, 易使轴承保持架断裂, 造成轴承故障。因此要检测电机的轴向窜动量, 使其在规定范围内。3.4.7 加强轴承与轴、端盖的选配对轴承内圈与轴颈、轴承外圈与轴承室进行选配使用, 以保证合适的过盈量。其中内圈与
38、轴颈的选配是主要的, 它们之间的过盈量要适宜。若过盈量过小, 轴承运转发热使内圈膨胀, 内圈对轴易产生相对运动, 导致轴承故障; 若是过盈量过大, 造成轴承配合间隙缩小, 发热使内圈裂损, 导致轴承故障烧死。第四章 故障预防和建议4.1 究开发减少车轮擦伤、剥离的新产品、新技术 1.由于开发货车防滑器增加了一套基础制动系统，转向架自重及制造维修成本均有所增加，为此，日本在高速车上开发应用了增粘块，不但清扫了踏面，增加了黏着，而且简化了结构，降低了成本，建议对此进行研究。2.研制高性能、高灵敏度的防滑器借鉴客车防滑器运用的经验，开发研究货车车辆专用的防滑器。对于高速车辆，国外早以开发性能更好、灵
39、敏度更高的由计算机控制的防滑系统，应加快我国在这方面的研究进程。3、改进转向架性能，提高曲线径向通过能力 径向转向架在改善曲线通过性能、减少轮轨滑动、减少轮轨磨耗及车轮擦伤、剥离等方面均有明显效果，在提速及高速转向架的研制开发中，应尽量使之能实现径向（或准径向）的曲线通过能力，这是转向架改进与发展的一个重要趋势。 以上方面均可在不同程度上减少车轮的擦伤、剥离，减少滚动轴承故障。4.1.1 滚动轴承内部故障的几点建议1.提高工厂、站段的滚动轴承制造，大修和一般检修的工艺质量，从源头抓起，防止滚动轴承内部故障隐患。 2.由于山区铁路货物列车运行速度不平稳，同时会让车站停车多时间长，轴承温升较慢，不
40、利于红外线轴温探测。为此，监测中心和复示中心必须执行对不够预报标准列车轴温探测跟踪，并掌握前方至少两个摊点轴温探测点轴温探测变化情况，保证探测预报的准确性。 3.在临近列检所的车站或区间停车时间较长，列车连续运行时间较短，运转热温度较低，红外线探测设备短时间内难以测出轴承准确温度，确定到站后应同志检车员手模轴温。检车员在检查发现车辆轮对踏面擦伤粘贴超过规定限度时必须扣车处理，轮对踏面擦伤滚动轴承运动规定限度不超1mm。 4.加强检车员、红外线值班员业务知识培训，提高理论水平。完善列检激励机制，对防止滚动轴承内部故障有功的人员执行物质鼓励和精神鼓励。 我们只有认真总结经验，进一步探索货车运行安全
41、面临的新问题，不断研究制定新的防范措施，才能使我们不断进取立于不败之地，才能不间断地发现滚动轴承内部故障，消灭车辆隐患，才能把防止火车滚动轴承鼓掌工作全面推向新的高潮。4.2 用检查法，做到早期预防、早发现轴承故障。4.2.1 抓好接车关列检作业必须卡死提前出动，做好进入检查，接车位置要尽量避开噪音大的地方，避开钢轨接头处，目视轴承转动情况，耳听轴承运行声响，要特别注意列车二次启动时，车速较低时轴承的声音。特别注意听车速较快时轴承发出的哗啦声和车速较低时轴承滚子相互撞击发出的咔嗒声，对有异常的轴承可以跟车进行异音鉴别，对拿不准的轴承积极进行起轴鉴定。同时要做好三个区分即；1.有金属尖磨声时要区
42、分轴承内发出的故障摩擦，还是轮缘磨销刚轨的声音。2.有金属沙沙的摩擦声时要区分是密封罩脱出偏磨前盖声，还是闸瓦与车轮的磨擦声。3.有规律的金属打击时要区分是轴承内外圈裂损、剥离发出的声响，还是车轮踏面擦伤剥离摊铁后打击刚轨声。4.2.2 看外观看轴承外圈、前盖、后挡、密封罩及轴端螺栓是否缺损、松动、裂纹、丢失、变形或异状；轴承有无甩油（油脂从密封罩和密封座间甩出）；车轮踏面有无陈旧性擦伤或局部凹下。4.2.3 轴温判断滚动轴承的温度，主要是由滚子与内外圈滚道间的滚动摩擦，滚子与保持架间的滑动摩擦，滚子端部与内圈挡边间的滚动摩擦，以及滚子与润滑油脂间的磨擦等产生的热量引起的。同时和以下因素有关，
43、重点区分开不同的运转热温度：1.轴承上的载荷，区分空、重车。2.运行速度区分快、慢。3.线路状态是否良好，坡道、弯道等。4.气温风速：昼夜温差、风速大小。5.连续运行时间区别，远近途、小运转、站外停车等。4.2.4 观察油脂在轴承外部及侧架、地板、车轮副板附有大量被甩出的油脂时，可用手指捻取油脂，当指纹中有金属亮点，且油脂呈银灰色时，为轴承滚子、保持架、内外滚道剥离脱落物所致，杂质使得轴承内部摩擦加剧，保持架破碎或滚子、滚道剥离。若油脂发黑，手指捻动时，可清楚地看清楚指纹，轴承状态正常。观察甩出的油脂是否有铁粉，也可以随身带一块磁铁，将油脂涂抹在纸上，用磁铁吸纸片，如纸被吸住则油脂内含有铁粉，
44、一般这样比较容易掌握而且容易判断。4.2.5 轴承有甩油、异音、异状外观时要起轴确认确认轴承故障时，要以手感为主，听音辅助，手感判断要将精力集中于双手，双手用力压在轴承外圈外径下部位置，左右转动轴承多圈，耳听是否有不正常的声音和感觉手感的振动。轴承转动检查，摘掉手套感受轴承内部有无故障，抓住三个关键：即转动时要稳，以免轴承摆动产生其它声响；转动时要慢，感受轴承内部有无卡带或振动；转动时要听，仔细听轴承内部有无滚子碰撞的声。轴承内部故障的判断：1.转动轴承声音似蜂鸣（嗡嗡声），即为油封脱落。2.滚子哗啦哗啦往下落为保持架。这时因为保持架破碎后失去了对滚子的定位作用，轴承转动时滚子之间发生相互撞击
45、造成的声响。保持架破碎后有的轴承在转动时会发生卡带，这是保持架破碎后脱落的金属碎块对滚子运转产生阻力所致，因此在转动轴承时要坚持手感与听音相结合的方式。3.滚道剥离时转动轴承外圈，手感有有规律的别劲，声响为有规律的咯吱声；滚子剥离转动外圈时，手感有无规律的别劲，声响为无规律的咯吱声（有时转动三、五圈才会发生一次）。4.保持架隔窗断裂转动轴承外圈时，会听到无规律的滚子下落声。5.密封罩便磨转动轴承外圈时，会发出嘶嘶声响。4.2.6 合实际分析判断对红外线预报的参考轴及三级报轴车辆，班组长迅速到位，测量轴承实际温度，并对照值班员提供的轴温、环温、温升等参考温度，根据轴承的具体型号、标志板刻打内容、
46、现场环境温度和轴承实测温度，进行综合分析判断。同时，强化全面查愿，重点检查货物装载、旁承游间、轮对状态等，起轴检查轴承的径向游隙和轴向游隙，对轴承运行转动检查，进一步判断轴承的原因。这样即加强了列车的卡控，值班员及时向前方站了解列车运行途中有无停车等情况，班组长根据列车运行距离、装载货物情况及轴承的外观状态，判断轴承的技术状态，坚持做到没有找到原因不放过，没有把握的轴承不放行，防止发生中途故障。4.2.7 车后由有关技术人员对轴承进行鉴定确认列检对扣车后的轴承要做好信息跟踪，会同轮轴专职分析轴承故障原因，掌握第一手资料，逐步积累发现故障的经验。4.3 检发现的重要性4.3.1 现滚动轴承故障的
47、意义从发现滚动轴承故障的意义来看，在列检检查中发现即不造成什么后果，又不会大影响运输计划；而且红外线探测站发现温升变化，需要进一步跟踪观察（指红外线探测站形成网络的区段）或甩车，而在观察中就可能造成切轴，即影响运输计划有可能造成严重后果。4.3.2 现滚动轴承故障的阶段从发现滚动轴承故障的阶段来看，红外线探测站发现已到中后期，且多在运行中，极易发生切轴故障，而列检检查发现的是初期或早期，且在站内静态中。4.3.3 现滚动轴承的隐蔽性滚动轴承故障具有较强的隐蔽性，在故障初期、早期没有温升变化或变化不大，不能被红外线探测站发现。从上诉分析看，列检检查发现滚动轴承早期故障对防切轴，保障运输安全具有重
48、要意义。4.3.4 检发现的可行性 1.滚动轴承故障在生产初期、早期都有一定的外观表现。如：轴承大量甩油（油脂呈银灰色且含有金属粉末），密封罩松动、脱出，踏面擦伤、剥离缺损等。2.多年来，车辆部门在对滚动轴承的检修过程中，不断总结、完善发现故障的经验，形成了行之有效的（听、看、摸、捻、转、诊、鉴）七字检查法。近几年来，全铁路个检查所的检车员运用此法已发现不少滚动轴承故障。如：2005年2月16日张家口列检甲班检查=车员技检24034次列车发现后50位C64 4885903七位轴承密封罩脱出。2006年3月16日沙城列检甲班检车员技检24072次列车时发现机后19位C62A 4403946三位轴承甩油，油脂呈灰白色并伴有铁粉，起轴转动有异音，车轮踏面有陈旧的擦伤痕迹，经退
