地铁车辆轮对轴承的检修

黄莉，汪曙俊

(洛阳LYC轴承有限公司 技术中心，河南 洛阳 471039)

地铁因占用土地和空间少，运输能量大、运行速度快、环境污染小等优势而成为倍受推崇的城市公共交通。目前，国家已经审批通过了28个城市的轨道交通建设规划。资料显示仅北京、上海、天津、重庆等4个直辖市规划到2015年地铁的通车总里程将达到近1 700 km。随着通车总里程的不断增加，将有大量的地铁车辆投入运营，轮对轴承的修理将为轴承行业提供一个新的市场。

1 轮对轴承基本结构

地铁车辆轮对轴承(以下简称轮对轴承)的基本结构如图1所示，其结构和运用条件与铁路车辆轮对轴承有许多相似之处，但也有所区别，如：地铁车辆运行区间短、停站时间短、速度变化频繁、行车密度大、运行线路环境条件变化小等。由于诸多原因，国内地铁车辆轮对轴承目前主要采用国外几家大公司制造的轴承。

图1 地铁车辆轮对轴承基本结构

轮对轴承的使用寿命(或质量保证期)一般要求达到1.2×106km(或12年)以上，即满足两个架修期。众所周知，滚动轴承的额定寿命是指一组在相同条件下运转、近于相同的滚动轴承，其寿命的可靠度为90%，当轴承的一个套圈或滚动体材料出现第一个疲劳扩展迹象之前，一套圈相对另一个套圈旋转的转数。在正常使用条件下，将有90%(概率)的轴承能够达到或超过理论计算的预期寿命，即额定寿命。

2 轮对轴承常见缺陷

轴承失效分析和多年轮对轴承修理实践表明，随着轴承材料冶金质量的提高，在未达到额定寿命期的失效轴承中，有超过90%的失效是由于润滑不当、密封失效、杂质侵入、安装缺陷、腐蚀、不当载荷和轴承表面加工缺陷等因素所致，只有不到10%的轴承是由于次表面疲劳引起的失效。轮对轴承常见的缺陷及产生原因见表1。

3 检修修程

对于地铁车辆的维修，在长期实践中形成了定期维修、状态维修和事后维修3种方式，修程大多采用厂修、架修、定修、月检和列检5级(表2)，检修周期根据修程而定。目前定修以上的修程通常在检修车辆段进行，月检和列检在运用段(停车场)进行。

轮对轴承的检修制度采用定期检修和状态检修相结合的方式进行，作为车辆转向架检修规程中的一项内容，在架修前，对轴承的检修工作主要是以检查、维护为主，如：检查轴箱的端盖螺栓是否松动，轴承油脂是否渗漏等。只有到架修时，才能分解轮对轴承，对轴承集中进行检修，这是一种基于轴承制造商对该轴承在一定时期免维护承诺而制定的检修制度。

轮对轴承检修采取“原厂原修”的方式，即将退卸下来的轴承如数返回原轴承制造商进行检修，或委托国内轴承企业对轴承先进行一次检查，甄别后，将需要修理的轴承返回原厂修理，不能修理的就地报废。近年来，随着轮对轴承检修量的增加，以及维修成本增大和检修周期较长等因素，地铁车辆运营部门与国内一些有专业轴承修理能力的企业合作，开展了轮对轴承的批量修理工作，修理后的质量经实际运营验证符合要求，这为今后轮对轴承国产化替代进口提供了契机。

表1 轮对轴承缺陷及原因

表2 检修修程

从退卸下来的轮对轴承表面外观检查可以看出，轴承工作表面存在不同程度的缺陷，这意味着有的轴承带“病”运行，对车辆的运营安全构成了隐患。研究表明，修复时轴承工作表面去除的材料量越大，越接近于理论预测的新轴承的失效概率，当去除的材料量一定时，较早修复的轴承会有较长的寿命[1]。因此，合理制定轮对轴承修程和检修周期是保证地铁车辆安全运营的重要环节。

4 轴承修理

从理论上讲，轴承在额定寿命期内，一旦出现故障可以多次进行修理，但事实上，由于受轴承结构、失效形式、修理成本及运营安全等诸因素约束，不可能多次修理。也就是说，在额定寿命期内轴承的修理次数是有所限制的。如铁路货车车辆轮对轴承实行的是大修和一般检修两级修程，其中，大修是指轴承使用达到一定周期或里程(简称大修周期)后全部从轮对上退卸下来进行分解、检查、加工，全面恢复轴承原有精度的检修方法。但在轴承整个寿命期内，大修修程只能进行一次。对未达到大修周期及大修后的轴承则进行一般检修，一般检修是对轴承检查中发现的缺陷进行修理。在轴承整个寿命期内，一般检修修程可以进行数次。

根据轴承缺陷程度，轴承的修理方法主要有以下几种。

4.1 手工修理

这是一种以检查为主，辅以轻微修理的检修方式，即对车辆检修时发现的疑似故障轴承从轮对上退卸下来，分解、清洗后进行外观检查。对检查后未发现问题的轴承按“原套原位”组装，注脂后重新装车使用。对检查中发现有问题的轴承，有两种处理方法：一是对检修限度内允许修理的微小缺陷，如轻微锈蚀、小压痕等，可以采用油石或00号砂布予以消除，然后按“原套原位”组装，注脂后重新装车使用；二是对超出检修限度无法实施手工修理的缺陷，如变形、严重锈蚀、磨损等，则集中送至轴承制造企业进行修理。

基本修理程序主要包括：轴承分解、零件清洗、检查、修理、刻打标记、清洗/退磁、组装、检查和存放。

4.2 磨削/超精修理

对有缺陷的零件工作表面进行磨削、超精加工，消除表面缺陷，使加工后的工作表面与新制轴承的工作表面除尺寸外几何精度基本相同。

基本修理程序主要包括：轴承分解、零件清洗、外观检查、探伤、磨削加工、超精、零件检测、磷化、刻打标记、清洗/退磁、组装、检查和包装。

磨削/超精修理是轴承精度和性能恢复性修理，精度要求高，技术性强，专业化程度高，故须由轴承制造企业来完成。

4.3 换件修理

轴承检修中，当个别零件存在无修理价值的缺陷需要报废时，为了减少损失，利用有修理价值的零件，提高修理合格率，采用更换符合原设计图纸精度要求的同型号新零件进行修理，新制零件的尺寸大小可以根据需要作适当调整。

换件修理成本相对较高，但操作简单，可以在任何修程中实施。

5 结束语

(1)为了保证地铁车辆的运营安全，提高轮对轴承修复率和使用可靠性，应进一步完善现有的轮对轴承检修制度，在车辆定检时增加对轴承的检查项目，如退卸轮对，对轴承进行外观检测，以便及时发现问题，消除故障隐患。

(2) 培养轴承专业检修人员，补充必要的轴承检测仪器或设备。