润滑脂对高速动车组轴箱轴承温度的影响研究

刘方涛

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266111

由于铁道车辆用润滑脂的劣化逐渐失去润滑性能，所以在其完全失效之前必须更换，以确保相关部件和设备处于良好的工作状态。然而润滑脂的劣化过程是随车辆运用条件变化的，所以难以预判，更不容易确定润滑脂更换的最佳时机。

1 齿轮箱运转性能测试

将7种润滑脂涂抹于小模数金属齿轮，测试其噪声与电流参数。不同润滑脂润滑下运转时的启动电流以及运转30min的噪声平均值。结果可见，润滑脂黏度越大，稠度越大，齿轮电机的启动电流越大[1]。而黏度大的润滑脂具有更好的黏附性能，越容易在齿轮表面形成均匀稳定的油膜，起到润滑降噪的效果。稠化剂含量相对较低的润滑脂，噪声减小，但是并非稠化剂含量越小越好，稠化剂很少时，其黏附性减弱，齿轮运转过程中，润滑脂不易粘附于齿轮而起到降噪减摩效果。

2 试验

（1）试样及试验设备。试样为2套高速动车组用圆锥滚子轴承（240mm×130mm×160mm）。试验轴承安装在工装轴上，驱动电动机通过传动皮带驱动工装轴旋转，用温度传感器检测轴承外圈温度，通过作动器施加载荷，由专用风机实现冷却。（2）试验方法及条件为研究不同润滑脂对高速动车组轴箱轴承温度的影响，选用装有目前我国高速动车组使用的2种润滑脂的圆锥滚子轴承进行台架和线路试验[2]。更换3车1位（1轴和2轴）和6车2位（3轴和4轴）转向架的4条轮对，轴承润滑脂填充量约为220g（占自由空间比例约20%)，3车2位和6车1位轴承润滑脂填充量约为240g(占自由空间比例约23%，正常填脂量）。为验证轴承运行过程中的润滑脂分布状态对轴温的影响，在保持润滑脂总量不变的情况下，模拟轴承滚道区域润滑脂量的变化，试验方案见表1，其中正常指轴承运转后润滑脂在轴承内部自然分布状态。

表1 滚道区域不同润滑脂量的试验方案

3 结果与分析

3.1 轴箱轴承装配调查

通过在轴承安装、拆卸现场的调查，未发现轴承损坏及轴箱密封损坏，确认轴箱轴承的安装、拆卸状态符合规范要求，个别轴箱内部出现较严重的微动腐蚀，通过对比以往轴箱内部微动腐蚀状态，初步判断此情况不是轴承温升超限的原因，符合当前运营状态。轴箱清洗后，检测轴箱内部尺寸也全部符合图纸要求，判定轴箱轴承的装配状态符合规范要求[3]。

3.2 润滑脂填充量的影响

不同润滑脂填充量的轴承台架试验结果见表2。由表可知:减少润滑脂填充量可以降低轴承运行温度。350km/h速度下，润滑脂填充量为220g的轴承最高温度比240g的轴承低约3～7℃。轴承润滑脂填充量约为215g的3车1位转向架轴承最高温度为68℃，6车2位转向架轴承最高温度为73℃，润滑脂填充量为240g的3车2位转向架轴承最高温度为81℃，6车1位转向架轴承最高温度为83℃。润滑脂填充量约为215g的3车1位转向架及6车2位转向架轴端最高温度平均值为62℃，润滑脂填充量240g的3车2位转向架及6车1位转向架轴端最高温度平均值为75．5℃。结合台架及线路试验数据，建议速度超过300km/h的轴箱轴承润滑脂填充量占自由空间的比例为19%～21%，既能满足轴承温度的要求，也能保证轴承的使用寿命和检修合格率。

表2 不同润滑脂填充量轴承台架试验结果

3.3 润滑脂剪切时变性与齿轮启动性能相关性研究

润滑脂样品的表观黏度均随着剪切速率的增加而逐渐降低，最终达到一个趋于稳定的值。稠化剂纤维结晶体内的张力由分子间氢键主导，氢键力的大小与稠化剂分子排列位置相关，在受到外部剪切力作用并被剪切到一定程度后，稠化剂纤维微小胶团之间的位置又重新开始趋于固定，润滑脂的表观黏度也逐渐稳定下来。

4 结语

综上所述，对于速度超过300km/h的轴承同等性能下应选用低黏度润滑脂，但润滑脂选型要充分考虑润滑脂的工况及高低温适应性等，还需注意轴承密封性。润滑脂的分布状态影响轴承运行初期的温度，在轴承内部的重新分配需引起使用者和设计者的重视，可考虑从润滑脂的初期分布和润滑脂填充量两方面提供解决方案。