淺析圓錐滾動軸承檢修常見故障

高棟

摘 要：近年來，隨著鐵路發(fā)展的快速推進(jìn)，提速重載列車的廣泛應(yīng)用，對車輛運(yùn)行質(zhì)量的要求越來越高，通過現(xiàn)場實(shí)地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)段修車中軸承退卸率不斷提高，軸承故障的漏檢將對車輛造成嚴(yán)重的威脅，為此，只有不斷提高源頭質(zhì)量，正確識別和判斷軸承日常故障，提高軸承外觀檢查質(zhì)量，才能確保列車運(yùn)行的絕對安全。筆者針對工作中積累的軸承外觀檢修中發(fā)現(xiàn)的軸承故障和軸承檢修中一些不成熟的方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：軸承；故障；滾道；檢修

中圖分類號： TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）03-182-2

1 圓錐滾動軸承簡介

1.1 圓錐滾動軸承概念

圓錐滾動軸承是將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。

1.2 圓錐滾動軸承組成部分

圓錐滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾子、保持架、中隔圈和密封裝置六部分組成。

1.3 圓錐滾動軸承部件的作用

內(nèi)圈：與軸相配合并與車軸一起旋轉(zhuǎn)。

外圈：與軸承座相配合，起支撐作用。

滾子：借助于保持架均勻的將滾動體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響滾動軸承的使用性能和壽命。

保持架：能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。

中隔圈：隔離兩相鄰權(quán)圈，并通過調(diào)節(jié)隔離寬度尺寸，調(diào)整軸承游隙。

油封裝置：防止來自外部的灰塵、水分、金屬粉末等有害物的侵入，防止軸承內(nèi)潤滑劑泄露。

1.4 常見的圓錐滾動軸承類型

在鐵路貨車運(yùn)行中常見的鐵路貨車軸承有352226X2-2RZ、SKF197726、197726TN、353130A、353130B。其中，352226X2-2RZ、SKF197726、197726TN用于60t鐵路貨車，353130A 、353130B用于70t鐵路貨車。

2 滾動軸承常見故障簡述

滾動軸承由于制造工藝、運(yùn)行環(huán)境等多種因素，在日常檢修中發(fā)現(xiàn)滾動軸承常見的故障有麻點(diǎn)、碾皮、剝離、擦傷、燒附、熱變色、腐蝕、微腐蝕、凹痕、壓痕、拉傷、磕碰傷、劃傷、裂損、電蝕等。

影響軸承性能的主要因素有：軸承結(jié)構(gòu)（形狀、保持架、內(nèi)部形狀）；軸承質(zhì)量（材質(zhì)、熱處理、精度）；潤滑油（質(zhì)量、數(shù)量、種類）、密封（形式、質(zhì)量）和工作環(huán)境。

①麻點(diǎn)：零件表面呈分散或群集狀的細(xì)小坑點(diǎn)。

②碾皮：零件表面由于疲勞而發(fā)生的極薄的金屬起皮現(xiàn)象。

③剝離：零件表面在高接觸應(yīng)力的循環(huán)作用下產(chǎn)生的金屬片狀剝落現(xiàn)象。

④擦傷：零件表面因滑動摩擦而產(chǎn)生的金屬遷移現(xiàn)象。

⑤燒附：零件表面產(chǎn)生的熱熔性金屬粘著現(xiàn)象。

⑥熱變色：由于溫度升高致使零件表面產(chǎn)生氧化現(xiàn)象。

3 軸承檢修中常見故障簡析

結(jié)合在日常軸承檢修中發(fā)現(xiàn)的軸承故障，現(xiàn)做以下介紹。

3.1 軸承滾道面麻點(diǎn)

下面這個(gè)軸承是熱軸預(yù)報(bào)軸承（圖1、圖2）。我們在故障分析中，打開軸承發(fā)現(xiàn)：該軸承由于內(nèi)圈滾道存在多處麻點(diǎn)是導(dǎo)致保持架上的滾子與內(nèi)圈滾道在轉(zhuǎn)動過程中，逐漸產(chǎn)生溫升，導(dǎo)致熱軸。對該軸承進(jìn)行報(bào)廢處理。

造成軸承滾道面麻點(diǎn)的原因：

①金屬表面疲勞，在滾動接觸應(yīng)力的循環(huán)作用下，在金屬亞表層形成的微觀裂紋，并逐漸發(fā)展成為凹坑狀的微小剝離。

②金屬的亞表層存在夾雜物或大顆粒碳化物形成應(yīng)力集中，過早產(chǎn)生微觀裂紋并逐漸發(fā)展成剝離。

③裝配不當(dāng)或潤滑不良。

3.2 軸承碾皮

軸承碾皮是軸承檢修中常見的故障之一，在軸承外觀檢查中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這一故障。下面這套2013年10月新造軸承就是軸承工作者在轉(zhuǎn)動檢查過程中，發(fā)現(xiàn)軸承轉(zhuǎn)動異音，經(jīng)分解軸承后發(fā)現(xiàn)滾子劃痕變色、外圈內(nèi)滾道圓周碾皮（圖3、圖4）。

分析認(rèn)為，該軸承可能本身存在一定質(zhì)量問題，外圈內(nèi)滾道可能材質(zhì)存在一定缺陷，車輛在運(yùn)行中，軸承在轉(zhuǎn)動中，由于裝配不合適原因造成滾子出現(xiàn)劃痕變色，外圈內(nèi)滾道出現(xiàn)圓周碾皮現(xiàn)象，保持架上劃痕的滾子與碾皮的軸承外圈在相對轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生異音。

造成軸承滾道面碾皮的原因如下：

①金屬表面早起疲勞。由于滾動接觸應(yīng)力滑動摩擦的作用而產(chǎn)生的極淺層的疲勞剝落。

②材質(zhì)熱處理不良。

③潤滑不良。

④過載應(yīng)力作用。

3.3 軸承剝離

軸承剝離是軸承檢修中最常見的故障之一，也是貨車運(yùn)行中危害最大的軸承故障因素之一。軸承剝離后，具有一定的深度和面積，表面呈凹凸不平的鱗狀，具有尖銳的溝角，在軸承轉(zhuǎn)動檢查中可以聽到明顯的異音。軸承剝離一般發(fā)生在軸承內(nèi)、外圈滾道面和滾子滾動面。

3.3.1 內(nèi)圈滾道面剝離

這套故障軸承是工作者在2016年2月15日軸承外觀檢查中，發(fā)現(xiàn)左側(cè)軸承卡滯、異音，經(jīng)退卸、分解軸承后發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈外滾道嚴(yán)重剝離，剝離面積為：30×25mm（圖5）。

3.3.2 外圈滾道面剝離

在2016年4月4日軸承外觀檢查中，工作者發(fā)現(xiàn)輪對軸號15942左側(cè)軸承轉(zhuǎn)動有異音，經(jīng)分解檢查發(fā)現(xiàn)該軸承外圈內(nèi)滾道剝離多處，該軸承運(yùn)行時(shí)間3年零11個(gè)月（圖6）。

3.3.3 造成軸承剝離的原因

①軸承材質(zhì)不良，熱處理不當(dāng)導(dǎo)致硬度不達(dá)標(biāo)強(qiáng)度低。

②油脂中混有雜質(zhì)是導(dǎo)致內(nèi)圈外滾道剝離的誘因之一。

③臺車與輪對組裝過程中存在野蠻作業(yè)，軸承滾道面受到?jīng)_擊力是導(dǎo)致軸承剝離的誘因之一。

3.4 軸承燒附

軸承滾道面燒附是軸承金屬表面粘附有被遷移的熔融性金屬。由于軸承游隙過大或過小、潤滑不良或潤滑脂中有雜質(zhì)、擦傷嚴(yán)重引起急劇升溫而造成（圖7）。

3.5 油脂變色

油脂變色也會導(dǎo)致軸承異音，影響軸承使用，威脅運(yùn)行安全。下面這套軸承是TADS二級預(yù)報(bào)的軸承（圖8、圖9）。經(jīng)現(xiàn)場退卸后發(fā)現(xiàn)滾子劃傷，油脂變色。經(jīng)過對軸承、前蓋、軸端螺栓、后擋、車輪、承載鞍、側(cè)架、轉(zhuǎn)向架等相關(guān)信息進(jìn)行核查后，最終確定導(dǎo)致油脂變色及滾子劃傷的原因是油脂中混入水且水中含有微小顆粒物，顆粒物導(dǎo)致滾子不同程度的擦傷及油脂變色，最終導(dǎo)致軸承異音。

3.6 軸承外油封竄出

軸承油封竄出，是軸承運(yùn)行中較為常見的故障之一。軸承油封裝置能夠防止來自外部的灰塵、水分、金屬粉末等有害物的侵入，防止軸承室的潤滑劑泄露。圖10為工作者檢查發(fā)現(xiàn)的油封竄出的故障軸承（圖10）。

3.7 軸承滾道面凹痕

軸承凹痕是由于軸承清潔度不高，內(nèi)部含有金屬或其他雜物造成的。軸承外觀檢查中，軸承轉(zhuǎn)動異音，經(jīng)退卸、分解軸承后發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈滾道、外圈內(nèi)滾道均有多處凹痕（圖11、圖12）。該軸承為2010年3月大修后首次裝用，2014年4月一般檢修并壓裝，分析認(rèn)為：該軸承在一般檢修時(shí)，可能清潔度不夠，內(nèi)部混有硬性顆粒物，軸承本身存在一定質(zhì)量問題，車輛在運(yùn)行中，軸承在轉(zhuǎn)動中，由于硬性顆粒物與軸承內(nèi)、外圈滾道的摩擦，造成內(nèi)圈滾道、外圈滾道均有多處凹痕。保持架上的滾子與軸承內(nèi)、外圈在相對轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生異音。

4 軸承日常檢查

在軸承日常檢修中，通過長期的工作積累，發(fā)現(xiàn)“視聽觸三感不退卸檢查法”對軸承檢修有一定的幫組，下面做簡單介紹。

4.1 視感檢查

慢速轉(zhuǎn)動軸承，用眼觀察軸承外觀軸承前蓋、后擋、軸承外圈是否有碰傷、裂損，油封是否甩油、漏油、裂損，密封罩是否變形、松動，標(biāo)志板刻打是否清晰、準(zhǔn)確，防松片止耳是否密貼，螺栓、施封鎖是否丟失；快速轉(zhuǎn)動軸承，觀察軸承轉(zhuǎn)動是否平穩(wěn)，是否有上下、左右偏離感。

4.2 聽感檢查

分別慢速和快速轉(zhuǎn)動軸承，用耳傾聽軸承是否有異聲、雜質(zhì)摩擦音或其他異常。

4.3 觸感檢查

雙手按壓軸承，慢速沿正反方向轉(zhuǎn)動軸承三至五圈，感覺軸承內(nèi)、外圈、滾子保持架之間是否有卡滯、摩擦或其他異常感。

5 軸承日常維護(hù)及保養(yǎng)

①軸承壓裝間溫度不得低于10℃，且軸承壓裝前輪對與軸承、附件同溫不少于8小時(shí)（若不能同室存放，溫差應(yīng)少于5℃）。

②軸承不應(yīng)直接放置在地面上，應(yīng)放置在木質(zhì)托架上，已保持底部的空氣流通。

③軸承的存放期不應(yīng)超過2年，應(yīng)實(shí)行“先進(jìn)先出”的原則。

④存放及搬運(yùn)軸承時(shí)，軸承的碼放高度不要超過4層。

⑤軸承搬運(yùn)的過程中要做好防潮、防水工作并嚴(yán)謹(jǐn)擠壓和撞擊，裝卸過程中嚴(yán)禁摔、扔、踩踏等。

⑥判定一般修、大修的軸承應(yīng)分類存放，做好防潮防水工作。

⑦軸承壓裝后的備用輪對，不允許輪對碰壓車軸和軸承，輪對存放時(shí)間較長的，至少每半個(gè)月轉(zhuǎn)動軸承一次。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 嚴(yán)雋耄，傅茂海.車輛工程[M].北京：中國鐵道出版社，2009.

[2] 鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則[S].北京：中國鐵道出版社，2007.

[3] 彭開宙.輪軸裝修工[M].北京：中國鐵道出版社，2010.