浅析承载鞍对轴承热轴的影响

摘 要：针对承载鞍表面常见的质量问题，以及组装时与侧架之间的相互关系，分析了其对轴承热轴所产生的影响，提出从承载鞍配件及与其组装关系方面预防热轴的几个关注点。

关键词：承载鞍 质量 组装 热轴分析 建议

中图分类号：U272.07 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（c）-0079-01

在铁路车辆中，轴承承担着至关重要的工作，它不仅要传递运动，还要支撑载荷，因此，轴承本身的性能及转向架与其组装的相互关系是关乎到轴承能否正常使用和车辆安全运行的问题。

铁路货车滚动轴承绝大多数采用的是双列圆锥滚子轴承，有一定量的径向和轴向游隙，在运用中两列滚子组件理论上是承载相同的载荷，并在滚动副之间形成良好的动压油膜以确保轴承的正常工作。

造成轴承热轴的直接因素是，在运用中由于种种原因破坏了轴承滚动副的动压油膜。在热轴的情况下，轴承外表的温度很难达到非常高的温度，而轴承内部摩擦体之间的温度却可以达到非常高的温度，甚至达到金属熔化的温度，强烈的发热局限于实际发生摩擦的区域中的薄薄一层金属里，润滑脂是无法将热量从轴承中带走的，这也是为什么轴承内部金属已经熔化而外部的红外线探测温度仅百余度左右。因此，滚动轴承车轴的热切轴从热轴开始到切轴，所需要的时间非常之短。

滚动轴承的热轴，除了轴承本身的因素外，还与承载鞍组装等轴承的外部因素有直接的关系。笔者曾经参与几次热轴事故的分析，下面就其几个显见的影响轴承热轴的外部因素进行探讨。

1 承载鞍质量对热轴影响

1.1 承载鞍的故障型式及对热轴影响

承载鞍内鞍面的两个环带与轴承的两个滚子组件相对应，且与轴承外圈之间的配合为过渡配合，既可以保证轴承和承载鞍之间有充分的接触，使车体的重量通过承载按与轴承之间的良好接触均匀的传递给轴承外圈，同时可以使轴承外圈在承载鞍内鞍面中形成合理的蠕滑，使得外圈均匀承载和磨耗以提高轴承的使用寿命。一旦承载鞍与轴承的配合关系被破坏，则会带来无法估计的影响。

1.1.1 承载鞍鞍面磕碰伤

由于制造、检修或运输过程中的不注意，极有可能造成承载鞍内鞍面有磕碰伤，局部形成了凸起，从而破坏了承载鞍内鞍面与轴承外圈外径面的接触形态。在运用中形成的结果是：承载鞍内鞍面与轴承外圈的配合面形成局部点接触状态，则会因为该点接触引起轴承外圈局部受力过大，形成与之对应的外圈滚道与滚子及内圈滚道的接触应力增大，破坏了动压油膜的形成，造成轴承接触点附近的内、外圈及相应的轴承滚子机械性损伤。

1.1.2 承载鞍鞍面素线直线度超差

承载鞍内鞍面素线直线度超差主要是由于加工中定位误差造成的。在运用中，由于承载鞍内鞍面素线直线度超差，会形成承载鞍与轴承外圈的一侧接触，从而出现轴承外圈偏载，造成轴承一侧的滚子、滚道受力过大并形成较大的接触应力，最终引起轴承零部件的疲劳破坏。

1.1.3 承载鞍止挡加工质量问题

承载鞍止挡轴向尺寸过大时，在转向架轮对蛇形运动过程中，易引起轴承外圈与承载鞍挡边之间的冲击载荷加大，造成外圈滚道与滚子组件形成瞬时接触应力增大，进而破坏动压油膜的形成。

过小的止挡轴向尺寸则会造成轴承外圈卡死，无法形成有效的蠕动，进而使得外圈滚道的工作位置无法进行调整，产生外圈滚道的某一位置在长时间、大接触应力的状态下工作，在较短的时间内使外圈滚道产生疲劳破坏。

1.1.4 承载鞍内鞍面圆弧素线与顶面不平行

该问题的产生主要来源于加工或运用。在加工时，如果没有使承载鞍顶部加工铣刀形成的平面与承载鞍内鞍面定位的圆弧面素线调整为平行，即可形成承载鞍内鞍面圆弧素线与顶面不平行；在运用中，由于曲线和线路不平顺造成承载鞍相对轴承和侧架形成了不规则的运动，顶面出现了不规则的磨损而破坏了承载鞍内鞍面圆弧素线与顶面的平行。如果将其重新装用时，则会直接形成轴承外圈偏载，造成轴承一侧的滚子、滚道受力过大并形成较大的接触应力，最终引起轴承动压油膜的破坏。

1.2 侧架及承载鞍组装对热轴的影响

1.2.1 承载鞍与侧架导框间的纵向间隙过大

多年的运用经验及研究结果表明：货车转向架前后两轮对中心线保持平行，对于轴承的正常工作有重要作用。过大的纵向间隙，会使轮对在运行时由于轮径差引起的轮对蛇形运动无法得到有效抑制，不仅会影响车辆的运行平稳性和脱轨稳定性，同时产生因轮对的蛇形运动而出现承载鞍挡边冲击轴承外圈，造成外圈滚道与滚子组件形成瞬时接触应力增大，同样会破坏动压油膜的形成，从而引发热轴。

1.2.2 承载鞍与侧架导框间的横向间隙过小

在车辆通过曲线时，轮对通过间隙自动调整相对的位置以顺利通过，由于曲线线路存在过渡圆，侧架与承载鞍均会逐步偏向一侧。当承载鞍与侧架导框之间的横向间隙过小时，则会出现侧架相对于承载鞍的横向移动量太小，无法保证有合理的横向移动量造成侧架带动承载鞍并使得承载鞍挡边顶在轴承外圈的端部，由于轴承游隙的存在，会造成被顶一侧的轴承滚子组件基本不承载，而另一侧的滚子组件的接触应力过大进而破坏了动压油膜的形成。

1.2.3 导框顶部间隙的影响

导框顶部间隙是指侧架与承载鞍或侧架、剪切垫、承载鞍之间的配合间隙，理想中的导框顶部间隙是不应当存在的。但由于侧架两导框顶部的不平行、承载鞍顶面磨耗、局部缺陷等，均会造成导框顶部间隙的出现。如果出现导框顶部出现明显的横向间隙，则表明该处的轴承已经处于偏载的状态下，极有可能引发热轴。因此，在组装承载鞍后，一定要认真检查导框顶部间隙，确保其在规定的范围以内。顶部间隙产生的主要原因是：承载鞍内鞍面或顶部有异物或磕碰伤；承载鞍内鞍面素线直线度超差；承载鞍未落正位；侧架两导框顶部不平行或有凸起。

2 建议

（1）转向架组装时，应认真关注承载鞍、轴箱橡胶垫等零部件的加工质量及表面状态，防止有缺陷的零部件进入转向架组装工序。

（2）转向架组装时要严格控制同一转向架两侧架的固定轴距差。

（3）确保交叉杆组装胎的状态良好，按照要求进行交叉杆的组装，防止转向架出现固定菱形和八字的现象，同时应在交叉杆组装胎上对侧架顶部的间隙进行观察。

（4）在转向架落成后，注意观察承载鞍是否落正，承载鞍顶面是否存在间隙或间隙超限，压吨试验时特别注意承载鞍与侧架导框顶面（轴箱橡胶垫与承载鞍顶面、导框顶面）是否有贯通间隙，防止承载鞍受力状态不良，造成轴承的外圈受力不均。同时应认真测量侧架导框的间隙。

（5）对于侧架尤其是检修，要关注侧架两导框顶部的平行度；在进行承载鞍加工时，要确保设备的承载鞍内鞍面定位块的素线与铣刀盘加工面的平行度；同时操作人员必须会熟练使用相关的量具。