基于空心軸探傷耦合劑干擾的動(dòng)車(chē)組軸箱軸承臺(tái)架試驗(yàn)的研究

朱崇飛，侯有忠，姜建東，曹君慈，劉 斌，張奕黃，葉 軍

（1. 南車(chē)青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司，青島 266111； 2. 北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，北京 100044；3. 洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司，洛陽(yáng) 471039）

前言

根據(jù)車(chē)輛段檢修車(chē)軸的工藝流程[1-3]，在對(duì)空心車(chē)軸進(jìn)行探傷的過(guò)程中使用的探傷耦合劑會(huì)進(jìn)入到軸箱軸承內(nèi)，理論上會(huì)對(duì)潤(rùn)滑脂及潤(rùn)滑性能產(chǎn)生影響。

為了驗(yàn)證該影響是否存在以及對(duì)軸箱軸承運(yùn)行性能的影響程度[4-6]，本文開(kāi)展了在新的軸箱軸承內(nèi)注入探傷耦合劑后的臺(tái)架運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)按照EN 12082標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。試驗(yàn)共兩套軸承：一套為全新的軸承和潤(rùn)滑脂，另一套中注入10%潤(rùn)滑脂重量的探傷耦合劑，通過(guò)同軸同加載條件方式的臺(tái)架運(yùn)行，分析探傷耦合劑對(duì)軸箱軸承的影響。

1 動(dòng)車(chē)組軸箱軸承臺(tái)架試驗(yàn)方法

軸箱軸承臺(tái)架試驗(yàn)項(xiàng)目包括預(yù)備試驗(yàn)和軸承耐久實(shí)驗(yàn)，兩者均在軸箱軸承的試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，如圖1所示為試驗(yàn)機(jī)構(gòu)造概略圖，圖2為試驗(yàn)的加載模式圖。

試驗(yàn)中的測(cè)量項(xiàng)目如表1所示。

預(yù)備試驗(yàn)的試驗(yàn)條件見(jiàn)表2所示。

耐久試驗(yàn)的試驗(yàn)條件見(jiàn)表3所示。

通過(guò)對(duì)CRH2型車(chē)空心車(chē)軸探傷工藝和流程進(jìn)行了解，注入方案如下：

1）混入液體品種：超聲波探傷液體(不用混入防銹油)；

2）混入量：按照軸承內(nèi)部潤(rùn)滑脂總量250g的10%計(jì)，為25g；

圖1 試驗(yàn)機(jī)構(gòu)造概略圖

圖2 運(yùn)轉(zhuǎn)模式

表1 試驗(yàn)測(cè)量項(xiàng)目

3）混入方法：可以用注射器在A列的密封圈處，注射進(jìn)去，如圖3所示。

注入探傷液的具體操作如下：

1）注射器針頭上固定較細(xì)、較軟的細(xì)塑料管，塑料管頭端能從保持架內(nèi)側(cè)探入軸承原潤(rùn)滑脂內(nèi)，圓周方向均勻旋轉(zhuǎn)注射，注入探傷液總重量為25g；

表2 預(yù)備試驗(yàn)條件

表3 耐久試驗(yàn)條件

圖3 探傷液注入示意圖

2）注射完成后保持A列朝上，人工旋轉(zhuǎn)50～100圈；

3）旋轉(zhuǎn)完成后保持A列朝上，放置24h后開(kāi)始試驗(yàn)。

2 臺(tái)架試驗(yàn)的預(yù)備試驗(yàn)

通過(guò)預(yù)備試驗(yàn)獲得了軸承在各轉(zhuǎn)速條件下的溫升曲線，圖4為試驗(yàn)軸承1的各運(yùn)轉(zhuǎn)速度下的飽和溫度及相對(duì)于環(huán)境溫度的溫升變化曲線，圖5為試驗(yàn)軸承2的各運(yùn)轉(zhuǎn)速度下的飽和溫度及相對(duì)于環(huán)境溫度的溫升變化曲線。

3 臺(tái)架試驗(yàn)的耐久性試驗(yàn)

圖6為試驗(yàn)軸承在試驗(yàn)臺(tái)架運(yùn)行120萬(wàn)公里的溫度曲線。

4 軸承檢測(cè)及油脂化驗(yàn)分析

耐久試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了拆卸，取出軸箱軸承進(jìn)行軸承和油脂的化驗(yàn)分析。

圖7為打開(kāi)軸箱軸承的工裝后試驗(yàn)軸承的軸箱漏油情況圖。

圖4 試驗(yàn)軸承1 的溫升變化曲線

4.1 潤(rùn)滑脂的理化參數(shù)分析

對(duì)不同位置的潤(rùn)滑脂進(jìn)行取樣分析，如圖8所示。

試驗(yàn)軸承1和試驗(yàn)軸承2的潤(rùn)滑脂理化參數(shù)分析結(jié)果見(jiàn)表4和表5所示。

圖5 試驗(yàn)軸承2 的溫升變化曲線

表4 試驗(yàn)軸承1 的潤(rùn)滑脂理化參數(shù)分析結(jié)果

表5 試驗(yàn)軸承2 的潤(rùn)滑脂理化參數(shù)分析結(jié)果

4.2 泄露油品分析

圖9為泄漏油品與潤(rùn)滑脂的FT-IR對(duì)比分析圖。

4.3 軸承狀態(tài)檢測(cè)與分析

試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)軸承各部位進(jìn)行了清洗，并對(duì)兩個(gè)試驗(yàn)軸承的部件進(jìn)行了外觀檢查、對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)外觀、尺寸精度無(wú)明顯差異。以A列邊為例。

圖10為外圈滾道面（承載區(qū)域）。

圖7 軸箱漏油情況

圖8 潤(rùn)滑脂取脂位置示意圖

圖11為內(nèi)圈滾道面。

圖12為滾子。

圖9 泄漏油品與潤(rùn)滑脂的FT-IR 對(duì)比分析圖

圖10 外圈滾道面(承載區(qū)域)

圖11 內(nèi)圈滾道面

圖12 滾子

5 結(jié)束語(yǔ)

120萬(wàn)公里耐久試驗(yàn)全程探傷液混入品與未混入品軸承溫升水平相當(dāng)，未見(jiàn)異常。且試驗(yàn)后潤(rùn)滑脂調(diào)查結(jié)果顯示兩套軸承潤(rùn)滑脂無(wú)異?，F(xiàn)象。由此推斷，10%(25g)的探傷液混入并不會(huì)對(duì)軸承性能有明顯影響。

試驗(yàn)后，試驗(yàn)軸承2（探傷液混入品）有少量油品漏出，F(xiàn)T-IR 分析結(jié)果顯示該油品與軸承潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油成分一致。

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