地鐵車輛輪對(duì)軸承的檢修

黃莉，汪曙俊

(洛陽(yáng)LYC軸承有限公司 技術(shù)中心，河南 洛陽(yáng) 471039)

地鐵因占用土地和空間少，運(yùn)輸能量大、運(yùn)行速度快、環(huán)境污染小等優(yōu)勢(shì)而成為倍受推崇的城市公共交通。目前，國(guó)家已經(jīng)審批通過(guò)了28個(gè)城市的軌道交通建設(shè)規(guī)劃。資料顯示僅北京、上海、天津、重慶等4個(gè)直轄市規(guī)劃到2015年地鐵的通車總里程將達(dá)到近1 700 km。隨著通車總里程的不斷增加，將有大量的地鐵車輛投入運(yùn)營(yíng)，輪對(duì)軸承的修理將為軸承行業(yè)提供一個(gè)新的市場(chǎng)。

1 輪對(duì)軸承基本結(jié)構(gòu)

地鐵車輛輪對(duì)軸承(以下簡(jiǎn)稱輪對(duì)軸承)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，其結(jié)構(gòu)和運(yùn)用條件與鐵路車輛輪對(duì)軸承有許多相似之處，但也有所區(qū)別，如：地鐵車輛運(yùn)行區(qū)間短、停站時(shí)間短、速度變化頻繁、行車密度大、運(yùn)行線路環(huán)境條件變化小等。由于諸多原因，國(guó)內(nèi)地鐵車輛輪對(duì)軸承目前主要采用國(guó)外幾家大公司制造的軸承。

圖1 地鐵車輛輪對(duì)軸承基本結(jié)構(gòu)

輪對(duì)軸承的使用壽命(或質(zhì)量保證期)一般要求達(dá)到1.2×106km(或12年)以上，即滿足兩個(gè)架修期。眾所周知，滾動(dòng)軸承的額定壽命是指一組在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)、近于相同的滾動(dòng)軸承，其壽命的可靠度為90%，當(dāng)軸承的一個(gè)套圈或滾動(dòng)體材料出現(xiàn)第一個(gè)疲勞擴(kuò)展跡象之前，一套圈相對(duì)另一個(gè)套圈旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)。在正常使用條件下，將有90%(概率)的軸承能夠達(dá)到或超過(guò)理論計(jì)算的預(yù)期壽命，即額定壽命。

2 輪對(duì)軸承常見(jiàn)缺陷

軸承失效分析和多年輪對(duì)軸承修理實(shí)踐表明，隨著軸承材料冶金質(zhì)量的提高，在未達(dá)到額定壽命期的失效軸承中，有超過(guò)90%的失效是由于潤(rùn)滑不當(dāng)、密封失效、雜質(zhì)侵入、安裝缺陷、腐蝕、不當(dāng)載荷和軸承表面加工缺陷等因素所致，只有不到10%的軸承是由于次表面疲勞引起的失效。輪對(duì)軸承常見(jiàn)的缺陷及產(chǎn)生原因見(jiàn)表1。

3 檢修修程

對(duì)于地鐵車輛的維修，在長(zhǎng)期實(shí)踐中形成了定期維修、狀態(tài)維修和事后維修3種方式，修程大多采用廠修、架修、定修、月檢和列檢5級(jí)(表2)，檢修周期根據(jù)修程而定。目前定修以上的修程通常在檢修車輛段進(jìn)行，月檢和列檢在運(yùn)用段(停車場(chǎng))進(jìn)行。

輪對(duì)軸承的檢修制度采用定期檢修和狀態(tài)檢修相結(jié)合的方式進(jìn)行，作為車輛轉(zhuǎn)向架檢修規(guī)程中的一項(xiàng)內(nèi)容，在架修前，對(duì)軸承的檢修工作主要是以檢查、維護(hù)為主，如：檢查軸箱的端蓋螺栓是否松動(dòng)，軸承油脂是否滲漏等。只有到架修時(shí)，才能分解輪對(duì)軸承，對(duì)軸承集中進(jìn)行檢修，這是一種基于軸承制造商對(duì)該軸承在一定時(shí)期免維護(hù)承諾而制定的檢修制度。

輪對(duì)軸承檢修采取“原廠原修”的方式，即將退卸下來(lái)的軸承如數(shù)返回原軸承制造商進(jìn)行檢修，或委托國(guó)內(nèi)軸承企業(yè)對(duì)軸承先進(jìn)行一次檢查，甄別后，將需要修理的軸承返回原廠修理，不能修理的就地報(bào)廢。近年來(lái)，隨著輪對(duì)軸承檢修量的增加，以及維修成本增大和檢修周期較長(zhǎng)等因素，地鐵車輛運(yùn)營(yíng)部門與國(guó)內(nèi)一些有專業(yè)軸承修理能力的企業(yè)合作，開(kāi)展了輪對(duì)軸承的批量修理工作，修理后的質(zhì)量經(jīng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)驗(yàn)證符合要求，這為今后輪對(duì)軸承國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)口提供了契機(jī)。

表1 輪對(duì)軸承缺陷及原因

表2 檢修修程

從退卸下來(lái)的輪對(duì)軸承表面外觀檢查可以看出，軸承工作表面存在不同程度的缺陷，這意味著有的軸承帶“病”運(yùn)行，對(duì)車輛的運(yùn)營(yíng)安全構(gòu)成了隱患。研究表明，修復(fù)時(shí)軸承工作表面去除的材料量越大，越接近于理論預(yù)測(cè)的新軸承的失效概率，當(dāng)去除的材料量一定時(shí)，較早修復(fù)的軸承會(huì)有較長(zhǎng)的壽命[1]。因此，合理制定輪對(duì)軸承修程和檢修周期是保證地鐵車輛安全運(yùn)營(yíng)的重要環(huán)節(jié)。

4 軸承修理

從理論上講，軸承在額定壽命期內(nèi)，一旦出現(xiàn)故障可以多次進(jìn)行修理，但事實(shí)上，由于受軸承結(jié)構(gòu)、失效形式、修理成本及運(yùn)營(yíng)安全等諸因素約束，不可能多次修理。也就是說(shuō)，在額定壽命期內(nèi)軸承的修理次數(shù)是有所限制的。如鐵路貨車車輛輪對(duì)軸承實(shí)行的是大修和一般檢修兩級(jí)修程，其中，大修是指軸承使用達(dá)到一定周期或里程(簡(jiǎn)稱大修周期)后全部從輪對(duì)上退卸下來(lái)進(jìn)行分解、檢查、加工，全面恢復(fù)軸承原有精度的檢修方法。但在軸承整個(gè)壽命期內(nèi)，大修修程只能進(jìn)行一次。對(duì)未達(dá)到大修周期及大修后的軸承則進(jìn)行一般檢修，一般檢修是對(duì)軸承檢查中發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行修理。在軸承整個(gè)壽命期內(nèi)，一般檢修修程可以進(jìn)行數(shù)次。

根據(jù)軸承缺陷程度，軸承的修理方法主要有以下幾種。

4.1 手工修理

這是一種以檢查為主，輔以輕微修理的檢修方式，即對(duì)車輛檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)的疑似故障軸承從輪對(duì)上退卸下來(lái)，分解、清洗后進(jìn)行外觀檢查。對(duì)檢查后未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的軸承按“原套原位”組裝，注脂后重新裝車使用。對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的軸承，有兩種處理方法：一是對(duì)檢修限度內(nèi)允許修理的微小缺陷，如輕微銹蝕、小壓痕等，可以采用油石或00號(hào)砂布予以消除，然后按“原套原位”組裝，注脂后重新裝車使用；二是對(duì)超出檢修限度無(wú)法實(shí)施手工修理的缺陷，如變形、嚴(yán)重銹蝕、磨損等，則集中送至軸承制造企業(yè)進(jìn)行修理。

基本修理程序主要包括：軸承分解、零件清洗、檢查、修理、刻打標(biāo)記、清洗/退磁、組裝、檢查和存放。

4.2 磨削/超精修理

對(duì)有缺陷的零件工作表面進(jìn)行磨削、超精加工，消除表面缺陷，使加工后的工作表面與新制軸承的工作表面除尺寸外幾何精度基本相同。

基本修理程序主要包括：軸承分解、零件清洗、外觀檢查、探傷、磨削加工、超精、零件檢測(cè)、磷化、刻打標(biāo)記、清洗/退磁、組裝、檢查和包裝。

磨削/超精修理是軸承精度和性能恢復(fù)性修理，精度要求高，技術(shù)性強(qiáng)，專業(yè)化程度高，故須由軸承制造企業(yè)來(lái)完成。

4.3 換件修理

軸承檢修中，當(dāng)個(gè)別零件存在無(wú)修理價(jià)值的缺陷需要報(bào)廢時(shí)，為了減少損失，利用有修理價(jià)值的零件，提高修理合格率，采用更換符合原設(shè)計(jì)圖紙精度要求的同型號(hào)新零件進(jìn)行修理，新制零件的尺寸大小可以根據(jù)需要作適當(dāng)調(diào)整。

換件修理成本相對(duì)較高，但操作簡(jiǎn)單，可以在任何修程中實(shí)施。

5 結(jié)束語(yǔ)

(1)為了保證地鐵車輛的運(yùn)營(yíng)安全，提高輪對(duì)軸承修復(fù)率和使用可靠性，應(yīng)進(jìn)一步完善現(xiàn)有的輪對(duì)軸承檢修制度，在車輛定檢時(shí)增加對(duì)軸承的檢查項(xiàng)目，如退卸輪對(duì)，對(duì)軸承進(jìn)行外觀檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，消除故障隱患。

(2) 培養(yǎng)軸承專業(yè)檢修人員，補(bǔ)充必要的軸承檢測(cè)儀器或設(shè)備。