铁路客车轴承保持架疲劳裂损故障分析

徐力 楚永萍 钟敏

摘要：某公司2011年生产的25G型客车209P转向架用轴承保持架在客车运行近60万km时出现裂损现象。文章统计了故障轴承所属轮对车轮滚动圆直径差，分析了车轮失圆对轮轨间接触力的影响。调查了现在用保持架的两种浇注结构，分别取样进行疲劳试验测试，通过疲劳试验发现工况2下两者疲劳寿命有显著区别。通过对故障产生的原因进行分析，提出对应的改善方法。

关键词：铁路客车 轴承 保持架 疲劳试验 故障分析

1 概述

目前，25G型客车是铁路客车运输的重要组成部分，某公司2011年生产的25G型客车采用209P转向架，该转向架轮对轴箱装置采用双列短圆柱滚子轴承，型号为NJ（P）3226X1。本文就轴承保持架裂损的内外部因素及对应的改善方法进行探讨。

2 轴承保持架断裂故障现象

该公司2011年生产的25G型客车在运营近60万km时，出现多起轴承保持架断裂故障（见表1）。

3 故障原因分析

据调查，故障保持架型号均为LCT，该保持架有两种结构（如图1，箭头为浇注口位置）。上述断裂的保持架均为7个浇注口M2，断裂位置多为窗孔端面油槽处；装车考核采用的是14个浇注口M4，运行120万km未出现保持架断裂现象。从浇注及熔接位置比较，两者生产工艺有较大区别。

针对上述两种结构保持架，对窗孔进行拉伸疲劳试验，疲劳试验分两个工况（见表2），试验方法如图2所示。从疲劳试验结果（见表3）可以看出，14浇口保持架疲劳强度明显优于7浇口。通过测量发现故障轴承对应的车轮均存在不同程度的碾宽、剥离以及凹陷等缺陷，从而造成车轮失圆。研究表明[1]车辆在运行时，若车轮出现失圆，轮轨间不断有周期性激扰输入，导致轮轨之间的冲击加大，轮轨接触力明显增大，随着列车速度的不断提高，振动冲击使转向架其它部件所承受冲击力急剧增加，疲劳寿命明显缩短。表4给出了动态响应最大值仿真结果[2]，可以发现，车轮失圆引起的轮轨相互动力作用，随行车速度和失圆幅值的增大而增大，且幅值比速度影响更为明显。

以上分析表明，故障轴承所配属轮对车轮踏面均存在不同程度的失圆伤损现象，直径差幅值大于2.6mm，轴承保持架裂损与车轮失圆有直接关系。

综上所述，本批25G型客车轴承保持架裂损故障的主要原因为：

①LCT保持架7个浇口的浇注方式，对保持架整体疲劳强度有一定影响。

②车轮存在较大幅值的失圆现象，导致轮轨之间的接触力增加，造成保持架疲劳裂损。

4 对策及建议

本文针对该公司2011年25G型客车轴承保持架裂损故障现象进行了分析，根据仿真计算当车轮失圆幅值大于2mm时，轮轨接触力增加1倍以上，对轴承保持架疲劳寿命有很大影响。因此，该公司采取对策主要如下：

①将本批25G型客车所有轴承的保持架更换为14个浇口M4结构，同时根据研究结果[3]，优化保持架窗孔注油槽结构。更换时若发现保持架有裂损，则整套轴承进行更换。

②严格执行运规对车轮踏面擦伤及局部凹陷深度的规定：本属出库不大于0.5mm，外属出库不大于1mm，运行途中不大于1.5mm。

③当车轮滚动圆直径差幅值大于1.5mm时，及时对轮对进行旋修处理，同时检查保持架是否存在裂损。

5 结束语

上述措施实施三年多来，该批25G型客车至今未再次发生轴承保持架裂损故障现象，效果良好。该公司后续生产的25G型客车也均按上述措施实施后，同样效果显著。

参考文献：

[1]马卫华，等.轮轨非对称接触及形面损伤问题分析[J].内燃机车，2008（5）：10-14.

[2]翟婉明.高速铁路轮轨冲击振动的特征及其控制原理[J].铁道学报，1995（3）.

[3]崔雷.客车轴承保持架结构优化设计研究[J].铁道车辆，2012（12）.

作者简介：徐力（1982-），男，江蘇镇江人，本科，学士，主要从事客车及地铁转向架组装工艺开发及研究。