货车滚动轴承热轴故障分析及解决措施大.doc
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1、摘 要我国目前拥有各型铁路货车约40多万辆,随着铁路货车向重载、高速的方向发展以及车辆使用率的提高,车辆在运用中出现的车辆故障也日益突出,特别是滚动轴承故障的大幅度增加,使运用部门做好滚动轴承的防燃、防切工作成为一项重要的攻关课题。滚动轴承是密封式结构,如何在日常检查中及时准确地发现故障,并有效地防止滚动轴承故障,确保行车安全畅通这个课题就摆在了我们面前。铁路货车是铁路货物运输的运载工具,轮对、滚动轴承是铁路货车走行部上重要的并且是可互换的部件,其技术状态直接影响到车辆的运行安全。经过近几年来铁路大规模的货车改造,货车轴承已基本实现了滚动化,滚动轴承故障已成为影响铁路运输畅通和安全生产的关键因
2、素。正确分析和判断处理列车队中发生的滚动轴承故障,减少中途停甩车,防止燃、切轴事故的发生是列检所的重要职责。本文通过对滚动轴承的构造、工作原理和热轴原因分析,运用列检所如何进行判断和处理的经验,针对货车滚动轴承热轴故障并根据检修工作特点提出了具体改进建议。关键词:滚动轴承构造 工作原理 热轴原因 分析判断处理 改进建议目 录摘 要IAbstractII第一章 当前运输形势分析11.1 运输形势11.1.1 牵引吨位的增加11.1.2 列车运行速度的提高11.1.3 列检负责区段的延长1第二章 概论22.1 货车常用的轴承、构造及工作原理22.1.1 无轴箱滚动轴承的构造32.1.2 无轴箱滚动
3、轴承的工作原理42.1.3 轴承检修管理机制42.1.4 轴承的报废52.2 轴承在运用中发热的原因52.2.1 油脂过多52.2.2 油脂缺少或变质52.2.3 轴承轴向游隙过小52.2.4 轴承内混有异物62.2.5 轴承内部损坏62.2.6 转向架状态不良6第三章 故障的预防、发现和分析处理方法73.1 故障的发现和处理73.1.1 密封罩松动脱出和外圈缺损73.1.2 油脂故障83.1.3 保持架隔窗断裂93.1.4 滚道擦伤、剥离93.1.5 滚子剥离103.1.6 滚子破裂或滚子缺损103.1.7 内圈裂损103.1.8 轴承内圈滚道及滚子表面剥离103.1.9 套圈和滚子滚道表面
4、划伤压痕113.1.10 保持架裂损113.1.11 滚动轴承电蚀113.1.12 保持架破碎113.1.13 运用中外观检查轴承零附件故障需退检轴承的条件123.2 车辆中的车轮擦伤、剥离故障,对滚动轴承的危害133.3 减少车轮擦伤、剥离,减少滚动轴承故障的对策133.3.1 立即采取的措施143.3.2 研究开发减少车轮擦伤、剥离的新产品、新技术153.4 运用七字检查法,做到早期预防、早发现轴承故障。163.4.1 听:抓好接车关163.4.2 看:看外观173.4.3 摸:轴温判断173.4.4 捻:观察油脂183.4.5 转:对轴承有甩油、异音、异状外观时要起轴确认183.4.6
5、诊:结合实际分析判断193.4.7 鉴:扣车后由有关技术人员对轴承进行鉴定确认20第四章 事故案例214.1 案例原因214.2 轴承案例21第五章 列检发现的重要性225.1 发现滚动轴承的意义225.2 发现滚动轴承的阶段225.3 发现滚动轴承的隐蔽性225.4 列检发现的可行性22第六章 通过提高人员的素质,消除安全隐患246.1 强化教育培训,提高防燃能力246.1.1 强化职工的日常学习意识246.1.2 职工的安全第一思想教育246.1.3 加强职工技术业务的学习培训246.1.4 积极开展好TQC质量管理活动246.1.5 是搞好实物教学256.1.7 做好经验传授256.1.
6、8 为现场配备先进的判断轴承故障的仪器设备256.1.9 对于现场有明显外观异状的轴承256.2 强化人机联控,提高防范能力。266.2.1 强化设备监控266.2.2 强化报轴鉴定266.2.3 强化非重点卡控266.3 卡死四个关键,消除安全隐患276.3.1 卡死到位接车关276.3.2 卡死外观检查关276.3.3 卡死同对会诊关276.3.4 卡死起轴鉴定关27第七章 改进建议297.1 前盖297.2 密封罩297.3 保持架297.4 开发新材料307.5 轮对检修307.6 经验307.7 列检应严格执行作业标准317.8 提高滚动轴承的质量保证期33第八章 结论34结束语35
7、致 谢36参考文献37第一章 当前运输形势分析1.1 运输形势随着改革的深入,市场经济的建立,运输格局发生了急剧的变化,整个运输市场竞争激烈,铁路在发挥自己“拉得多、跑的快”优势的同时,运输结构发生了极大的变化。1.1.1 牵引吨位的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,列车牵引吨位已由过去的单列3千吨发展到现在的5-6千吨,提高了60%-100%,并且在大秦线开通了万吨列车。1.1.2 列车运行速度的提高连续几年的提速工程,货车平均旅行速度已由原来的每小时29.9公里,提高到现在的每小时51.3公里,列车运行速度提高了71.5%左右,其中最高运行速度达到了120K
8、m/h(行包专列)。1.1.3 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。 第二章 概论2.1 货车常用的轴承、构造及工作原理货车使用滚动轴承以无轴箱双列圆锥滚子轴承为主,从以前的197720、197726、197730型到提速货车的滚动轴承,有国产352226XZ-2RZ型及引进国外技术生产的SKF197726型以及进口AP130、AP150和TUB150型等。在当前运用中有4种即197726、SKF197726、352226XZ-2RZ、353130B型,其中SKF19772
9、26、352226XZ-2RZ和353130B紧凑型滚动轴承已成为当今提速货车的主流。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及运行安全。为了提高运能,我国铁路成功地进行了客运提速,主要干线的客运列车最高速度已达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需要,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、新配件不断运用于货车,货车质量产生了质的变化,滚动轴承的发展由从前的197726型发展到现在的SKF1
10、97726、352226X22RZ,特别是大秦线重载车辆大量使用197730型轴承,牵引重量从5000吨发展到目前的2万吨,车辆在运行中,受速度、交路、载重和线路运行条件的影响,滚动轴承一些零部件会发生磨耗、松弛、变形、锈蚀、裂损等故障,给我们的检修工作提出了更高的标准和要求,在运用货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切轴的重要手段,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,但在运行中仍暴露出不少问题,尤其是近年来,几次提速后一些故障更加突出,对
11、郑州北车辆段19982001 年发现的197726 型轴承保持架破碎故障和2001 年10 月22 日24 日在郑州北车辆段列检所滚动轴承密封罩松动故障的调查分析见表2-1 所示。表2-1 197726 型轴承故障调查统计表年份密封罩松动数量车轮有擦伤或剥离擦伤剥离过限数量比率/ %数量比率/ %199888100562.51999302893.318602000706491.14665.72001127122968365.42.1.1 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
12、、施封锁、防松片,如图2-2所示。防松片 密封组成 外圈 滚子 密封座轴端螺栓 前盖 密封座 保持架 中隔圈 密封组成 后挡图2-2无轴箱滚动轴承组成2.1.2 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,并引导滚动体一面绕其轴心自转,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。
13、2.1.3 轴承检修管理机制货车轴承及轮对与车辆同步进行定期检修,并实行寿命管理、状态修、换件修和专业化集中修的检修管理机制。轴承的压装分为新压装和重新压装,轴承的压装必须在车辆厂和车轮厂、车辆段进行。轴承的检修分一般检修和大修。大修必须在轴承制造(大修)厂内进行,轴承的一般检修必须经轴承制造(大修)厂认可、铁道部批准的单位进行,段修时车辆段只对轴承进行状态检修。2.1.4 轴承的报废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1
14、50万公里)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,不能正常转动的轴承;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197726TN型轴承;其它无修复价值的故障。2.2 轴承在运用中发热的原因轴承在运用中造成发热有以下六个方面的原因:2.2.1 油脂过多若油脂填加过多,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。2.2.2 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。2.2.3 轴承轴向游隙过小轴承轴向游隙过小
15、,将增加摩擦,使轴承发热,甚至导致滚子卡死引起事故。若游隙过大,则会使轴承局部负荷加大,缩短其使用寿命。2.2.4 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、沙进入等,均可导致轴承发热。2.2.5 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:是材质或热处理不良。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(它是材质严重疲劳破坏的结果)。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。是内圈与轴,外圈与承载鞍配合不良。是局部外伤、锈蚀、偏载或过载。是
16、材质正常疲劳破坏。2.2.6 转向架状态不良当转向架组装不正位或变形时,也会造成轴承别劲而发热。第三章 故障的预防、发现和分析处理方法3.1 故障的发现和处理3.1.1 密封罩松动脱出和外圈缺损由于近来生产厂家范围的扩大,部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,极易发生密封罩松动脱出,如图3-1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混沙、混水,缺油,使轴承内部润滑不良,从而引发各种轴承内部故障,严重时会危及行车安全。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
17、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,导致轴承外圈弹性变形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;三是超重、偏载、集重等原因。密封罩在一般检修时未及时更换新品;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货车运用维修规程要求,列检必须换轮处理,不得用力
18、(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卸货物时,如图3-2所示,受到装卸机具的磕碰或车辆发生脱轨事故与其他物质相撞造成,对于此类故障列检应换轮处理。图3-1 轴承密封罩 图3-2轴承外圈缺损3.1.2 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(SKF1977
19、26型轴承在外圈外径下部测量温升55,绝对温度100;197726和352226XZ-2RZ型轴承在外圈外径下部测量温度环温40),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时,不必做进一步处理,待运行一段时间后热轴特征会自行消失。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,有少量油迹和尘沙积聚,一般呈干燥状态,或虽有一些湿润油脂,但其他地方均无油脂,可以认为是正常,允许继续使用。甩油是在密封罩、前盖、后挡上有大量湿润油脂,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。3.1.3 保持架隔窗断裂一般发生在端
20、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。这类故障的外观象征虽不明显,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,应对该轴承起镐转动检查,如发现在转动中有无节奏的振动或卡滞现象,要进行多次的正反转动,并召集有经验的人员会诊。3.1.4 滚道擦伤、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如图3-3所示,或剥离如图3-4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
21、以感到轴承有节律的振动,这类故障多伴有轮对陈旧性擦伤或剥离以及轴承轴向游隙大于0.75mm缺陷。对此类故障列检应及时换轮并送轴承组退卸检查。图3-3滚道擦伤 图3-4 滚道剥离3.1.5 滚子剥离滚子破损多为滚子端部裂纹导致破碎,如图3-5所示,碎块很容易混入滚道中,将造成滚子卡滞,破坏轴承的滚动状态。在转动外圈时手感有别劲但无规律,声响为无规律的咯噔声,有时转多圈才发生一次。图3-5 滚子剥离3.1.6 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。3.1.7 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
22、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。3.1.8 轴承内圈滚道及滚子表面剥离发生的原因;轴承组装前滚道卡伤或组装时位置相互不正使轴承过早产生疲劳裂纹。3.1.9 套圈和滚子滚道表面划伤压痕发生的原因为;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。3.1.10 保持架裂损发生的原因为;(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,铆钉折断或脱出后,轴承卡滞运行造成保持架裂损。3.1.11 滚动轴承电蚀造成的原因为;车辆部件
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