353130B 緊湊型鐵路貨車軸承

上海聯(lián)合滾動(dòng)軸承有限公司項(xiàng)目組 (200240）

0 引言

為適應(yīng)物資、客流、信息高速化運(yùn)轉(zhuǎn)的需求，確保鐵路運(yùn)輸大動(dòng)脈的主導(dǎo)地位，鐵道部根據(jù)我國國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的趨勢，在高速、快捷、安全的前提下，提出了“跨越式發(fā)展”的戰(zhàn)略目標(biāo)，實(shí)施了開辟新線、擴(kuò)建改造復(fù)線，引進(jìn)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，提高車輛裝備水平等舉措?？瓦\(yùn)方面為達(dá)到“高速、快捷、舒適”的目標(biāo)，自1998年開始全國主要干線已進(jìn)行了多次大提速；貨運(yùn)方面提出了“高速、重載”的目標(biāo)，車速達(dá)到120km/h，車輛裝載能力由60t/輛發(fā)展為80t/輛，其貨車所用的轉(zhuǎn)向架軸承也由本次技術(shù)改造前的352226X2-2RZ擴(kuò)大到353130X2-2RZ軸承（即80t貨車重載提速軸承），見圖1，這為研制353130B貨車重載提速軸承提供了廣闊的市場運(yùn)用前景。

圖1 353130B緊湊型鐵路貨車軸承

1 貨車軸承的創(chuàng)新點(diǎn)、先進(jìn)性及主要技術(shù)特點(diǎn)

1.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

取消密封座以及整體縮短和緊湊型的設(shè)計(jì)，以適合縮短的軸頸。軸承采用EC(較之以往軸承設(shè)計(jì)在軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn),承載能力和壽命增加、根據(jù)載荷和轉(zhuǎn)速確定檔邊角度滿足軸向承載力)設(shè)計(jì)，內(nèi)圈擋邊為錐擋邊，內(nèi)圈滾道為凸度形式，滾子端面為球基面，素線為對數(shù)曲線，從而提高了軸承壽命和可靠性。保持架采用工程塑料保持架，避免了鋼沖壓保持架生產(chǎn)中易出現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)單向性問題。353130B塑鋼保持架除具備現(xiàn)有安全性能外，其留有獨(dú)特的滾道及擋邊外觀檢查兜孔，對保證檢修質(zhì)量極為有利。產(chǎn)品外觀及組成見圖2、圖3。

圖2 軸承示意

圖3 軸承結(jié)構(gòu)

1.2 軸承密封

采用了低摩擦的油封，油封的固定件安裝在軸承外圈兩牙口上，旋轉(zhuǎn)件安裝在內(nèi)圈大擋邊上，使軸承形成一個(gè)獨(dú)立的密封單元，這樣既保證了低摩擦力矩，同時(shí)防止油脂的泄漏以及雜質(zhì)進(jìn)入軸承中。在后擋和靠近輪側(cè)的內(nèi)圈大端面安裝了一個(gè)塑鋼隔圈，以防止內(nèi)圈和后擋的接觸面的摩擦，能有效地改善微動(dòng)磨蝕對軸承性能的影響，同時(shí)對軸頸也有一定的防護(hù)作用。

1.3 軸承套圈

采用滲碳淬火、二次淬火、回火方法，以保證套圈外部有較高硬度，內(nèi)部有一定韌性，滿足鐵路軸承耐磨、耐沖擊等要求。滲碳淬火用愛協(xié)林滲碳爐進(jìn)行滲碳壓模淬火，控制套圈變形量。套圈有效滲碳層深度為1.5～2.3mm。

1.4 制造技術(shù)

軸承內(nèi)圈大擋邊采用帶有振蕩的高速磨削，外圈滾道、牙口一次成型磨削以及外圈滾道、外徑一次超精等先進(jìn)的制造工藝及裝備。

2 主要工藝步驟

其生產(chǎn)基本沿用傳統(tǒng)軸承加工工藝步驟：

原材料→鍛壓成形→退火→車加工→熱處理→磨加工→探傷、退磁、磷化、清洗→裝配→包裝。

機(jī)加工的工藝步驟如下：

套圈原料→鍛壓成形→退火→粗車成型→精車加工→清洗→轉(zhuǎn)熱處理車間→磨加工→轉(zhuǎn)后續(xù)加工車間進(jìn)行探傷、退磁、磷化、清洗→裝配→包裝。

其部分生產(chǎn)線見圖4。

圖4 353130B軸承生產(chǎn)線

3 實(shí)施的工藝方式

353130B緊湊型鐵路貨車軸承的加工難度大、精度要求高。為了確保軸承產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)參數(shù)、性能均達(dá)到用戶要求，公司采用了以下幾方面的獨(dú)創(chuàng)工藝，使353130B軸承產(chǎn)品各項(xiàng)重要指標(biāo)均達(dá)到要求，且批量后也相當(dāng)穩(wěn)定。

3.1 軸承內(nèi)圈大擋邊采用帶有振蕩的高速磨削

353130B鐵路貨車軸承內(nèi)圈大擋邊形狀為直線。它與滾子球基面為點(diǎn)接觸，其摩擦方式為滑動(dòng)摩擦而且內(nèi)圈擋邊是軸向力的主要承受區(qū)域，因此內(nèi)圈擋邊的幾何形狀、粗糙度、擋邊角度誤差等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均會(huì)對軸承的承載能力及使用壽命產(chǎn)生極大的影響。為了很好地解決上述問題，采用了高速振蕩磨削的方法對內(nèi)圈大擋邊進(jìn)行加工。這種加工方法提高了砂輪單個(gè)顆粒的耐用度，不僅改善了擋邊的表面粗糙度及磨削應(yīng)力，而且降低了形狀誤差，同時(shí)在加工過程中能使磨削區(qū)域充分冷卻，減少了磨削燒傷。

3.2 外圈滾道、牙口一次成型磨削

353130B鐵路貨車軸承采用了整體短縮和緊湊型設(shè)計(jì)，因此軸承采用了較特殊的低摩擦的盒式油封，縮短了整體尺寸。這種密封方式，其固定件安裝在軸承外圈兩端牙口上，旋轉(zhuǎn)件安裝在內(nèi)圈大擋邊外徑上，這樣保證了低摩擦扭矩，同時(shí)防止油脂泄漏及微振磨蝕顆粒和其他雜質(zhì)進(jìn)入軸承中。因此外圈牙口的加工精度會(huì)直接影響整套軸承的密封性能。

為了提高外圈兩滾道、牙口的加工精度，采用了外圈兩滾道、牙口一次成型的加工工藝，這樣有效地保證了兩滾道、牙口的加工精度，減少了兩滾道、牙口之間的相互公差，大大提高了軸承的制造精度。

3.3 外圈滾道、外徑一次超精

以前為了去除外圈支承印，一般在軸承加工時(shí)須在最后加一道外圓磨削工序，這樣勢必會(huì)影響軸承原始加工精度，使軸承加工精度有所波動(dòng)。為了解決這一問題，采取了在最后超精外圈兩滾道同時(shí)超精外圈外徑以達(dá)到去除支承印而不破壞軸承精度。

4 主要研發(fā)內(nèi)容及取得的成果

4.1 產(chǎn)品與國內(nèi)外同行的比較

目前國內(nèi)不少鐵路軸承生產(chǎn)企業(yè)都經(jīng)過了不斷的技術(shù)改造和投入，有了多年的生產(chǎn)、技能經(jīng)驗(yàn)的積累，競爭也日趨激烈,唯有在設(shè)備、工裝、工藝上領(lǐng)先，才能贏得市場先機(jī)。

附表是相關(guān)企業(yè)重點(diǎn)工藝裝備情況的對比。

附表 相關(guān)企業(yè)重點(diǎn)工藝裝備情況的對比

4.2 成果的創(chuàng)新點(diǎn)、先進(jìn)性及主要技術(shù)特點(diǎn)

4.2.1 創(chuàng)新點(diǎn)和先進(jìn)性

(1)軸承結(jié)構(gòu)尺寸的調(diào)整，基本符合國際產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其中軸承的外圈牙口，由于是采用LL(迷宮唇式密封)型密封結(jié)構(gòu)，其精度指標(biāo)及產(chǎn)品形位公差都要高于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，因此對于外圈的加工要求非常嚴(yán)格。

(2)新的優(yōu)化設(shè)計(jì)的塑鋼保持器，可以獲得的好處包括減少摩擦，避免滾子打滑，減輕磨損以及降低運(yùn)行溫度，同時(shí)可以提高安全性及不會(huì)造成卡滯的安全失效模式。

(3)改進(jìn)的滾道微觀幾何形狀。特別是兩滾道的兩倍偏心指標(biāo)對于制造工藝要求很高。

(4)新的低摩擦密封系統(tǒng)，采用低摩擦密封件，提高了對污染的防護(hù)能力，延長了油脂壽命，并具有更好更長的性能表現(xiàn)。

(5)采用傳統(tǒng)的接觸式橡膠密封設(shè)計(jì)，即卡緊式密封件。

(6)采用高性能油脂。

4.2.2 主要關(guān)鍵技術(shù)

(1)軸承采用EC設(shè)計(jì)，內(nèi)圈擋邊為錐擋邊，內(nèi)圈滾道為凸度形式，滾子端面為球基面，素線為對數(shù)曲線，大大提高了軸承壽命和可靠性。

(2)油封的固定件安裝在軸承外圈兩牙口上，旋轉(zhuǎn)件安裝在內(nèi)圈大擋邊上，使軸承形成一個(gè)獨(dú)立的密封單元。

(3)軸承套圈采用滲碳淬火、二次淬火、回火方法。

4.2.3 技術(shù)特點(diǎn)

(1)新的優(yōu)化設(shè)計(jì)的塑鋼保持器，減少摩擦，避免滾子打滑，減輕磨損以及降低運(yùn)行溫度。

(2)改進(jìn)的滾道微觀幾何形狀。

(3)采用低摩擦密封件，提高了對污染的防護(hù)能力，延長了油脂壽命。

(4)采用卡緊式密封件。

(5)采用高性能油脂。

4.2.4 項(xiàng)目技術(shù)成熟度

本項(xiàng)目已通過上海市重大技術(shù)裝備研制專項(xiàng)項(xiàng)目驗(yàn)收。

主要結(jié)論：

(1)該項(xiàng)目采用自主研發(fā)、技術(shù)內(nèi)容具有新穎性。

(2)產(chǎn)品經(jīng)檢測，符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及用戶提出的技術(shù)要求，用戶反映良好。

(3)項(xiàng)目可以替代進(jìn)口，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

(4)產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)與國際同類產(chǎn)品相當(dāng)。

5 改造前后的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益

353130B型鐵路貨車重載提速軸承技術(shù)改造項(xiàng)目的基本原則是充分用妥有限的資金，想方設(shè)法尋找一切可以利用的資源，通過再投入來解決技術(shù)工藝及生產(chǎn)能力擴(kuò)展的瓶頸口，用以產(chǎn)生可觀的生產(chǎn)能力，達(dá)到有效的經(jīng)濟(jì)利益。

目前，已形成年產(chǎn)15～20萬套的生產(chǎn)能力，2011年，僅鐵路軸承銷售收入25 866萬元，取得了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也為國家鐵路運(yùn)輸事業(yè)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。