广州地铁B型轴箱轴承检修周期延长分析

2020-05-14黄沛霖赵伟龙

机电工程技术 2020年3期

黄沛霖，赵伟龙

（广州地铁集团有限公司，广州 511400）

0 引言

目前铁路采用的轴承结构形式主要有3种：圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承和调心滚子轴承[1]。为适应车辆高速化、大批量运输的发展趋向，各国铁路部门和轴承生产厂家均进行了大量的研究和试验，轴承品种也发生了变迁[2-3]。

广州地铁三号线及三北线配车71列，为时速120 km/h的B型车。由于三号线及三北线线路长、列车运营速度快，根据目前列车运营状态，月均运营里程达到1.5万km，每隔3.5年左右需要开展一次架大修，造成了维修密度大、生产组织不灵活、并行扣车列数多、部分与里程不相关部件的过修等问题。这些问题在即将开通的14、21号线上将体现得更加明显，十分有必要开展列车维修间隔延长的研究[4-5]。

轴箱轴承为走行部关键的传动部件，其免维护周期是限制列车维修间隔的关键[6-7]。广州地铁目前120 km/h的B型车所用轴承全部为SKF的BT2-8670-01型号整体自密封双列圆锥滚子轴承[8]。当前的轴承免维修周期60万～80万km，与列车目前架大修周期一致，限制了列车维修里程间隔。为此，本文对该项轴承的技术参数进行分析，确定了轴箱轴承免维护周期延长研究方案。

1 BT2-8670-01型SKF轴箱轴承跟踪状态

为调查研究延长B型地铁轴箱轴承BT2-8670-01检修周期的可行性，制定了关于BT2-8670-01轴承检修周期延长检查计划。

（1）在轴承运行距离达到60万km、80万km、100万km、110万km和120万km时，分别拆卸4716套轴承送SKF进行检查和返修。

（2）基于每一阶段轴承的检查结果和油脂分析结果，决定下一阶段的轴承样品检查计划是否继续。

（3）针对B1B2型车部分齿轮箱运用里程已经超出160万km，且之前已发生过齿轮箱轴承失效的情况，对运用里程超出120万km的齿轮箱进行一次大规模的抽检。

BT2-8670-01轴承的相关应用信息如表1所示。

表1 BT2-8670-01轴承相关应用信息表

本文在送修轴承检测数据的基础上，提出了轴箱轴承寿命延长分析模型，以轴承送修结果为基准，构建轴承寿命延长模型，实现轴承利用率的提高。轴承寿命延长分析的流程如图1所示。

图1 轴承寿命延长模型

图2 送修轴承合格情况

2 轴承寿命延长分析模型

2.1 送修轴承合格情况

4716套轴承经过SKF南口检修中心检查，共有244套轴承报废，其他轴承共合格4 472套，合格率为95.46%，送修结果如图2、图3所示。

图3 送修轴承合格占比情况

其中两次送修轴承数量4 236套，第一次送检的综合报废率约为4.39%；第二次送检的综合报废率约为6.11%。第一次送检时70万km以下的报废率偏高，主要原因为在B2、B4型车50万～80万km首次进行走行部专项修时，较多轴承因为轴箱密封不足，导致轴承锈蚀报废。

因轴承在第二次送检时，已经在首次维修过程中报废了部分轴承，所以6.11%仅代表第二次维修报废率，轴承在运用至第二次送检时的综合报废率计算方式如下所述。

设第二次送检合格的1 162套轴承在首次维修时报废数量为X，则：

经计算得X=54。所以，经过两次送检轴承的综合报废率为：

各种报废原因在不同里程下的报废率走势相近。其中尺寸超标、锈蚀主要是受生产质量控制、拆装和密封条件不良影响造成，与轴承使用时间长短无直接联系。而其他报废原因比率并未随里程的增长而出现明显的变化。

轴承送修情况与km数匹配对比，轴承送修大多数分布在50万～150万km的区间段，这是送修计划引起的。如图4所示，轴承报废数量整体呈稳定的状态，不随里程数的变化而变化。

轴承总体报废率有持续上涨的趋势，但在110万～120万km运营里程区间，出现报废率低谷，如图5所示。120万km以上的轴承，报废率上涨速度较快。由轴承送修结果可见，轴承寿命设定为120万km比较合适。

图4 送修轴承运营里程分布

图5 运营里程与报废率关系

2.2 轴承油脂分析

从4 716套轴承中抽取12套运行120万km的轴承进行油脂总重测量。每套轴承油脂取样位置为：外侧密封区域；滚子组件与中隔圈区域；内测密封区域。油脂量质量如表2所示。每个油脂样品都清楚标记对应轴承的序列号和取样位置。油脂质量要求为：180±20 g。如图6所示，对轴承内部油脂质量进行称重，抽取的12套轴承运行后剩余油脂量都在新轴承初始注油脂质量范围内。

表2 轴承油脂质量表

图6 轴承油脂重量

图7 油脂分析情况

EN 12082标准要求：稠度范围为200～380、铁含量小于0.5%。油脂分析结果如图7所示。

（1）轴承内侧区域油脂均满足EN 12082标准要求。轴承内侧区域油脂的稠度和铁含量与新鲜油脂相比有所差异。

（2）轴承外侧区域油脂均满足EN 12082标准要求。轴承外侧区域油脂的铁含量与新鲜油脂相比有所差异。

（3）轴承滚子组件与中隔区域油脂均满足EN 12082标准要求。轴承滚子组件与中隔区域油脂的稠度与新鲜油脂相比有所差异。

2.3 在线监测系统结果分析

在线监测系统轴承评估样本为03089090车轴承，该车在55万km时进行了走行部专项修。维修过程中因90C1、90C2轴4套轴承因为轴向间隙偏小进行了更换，更换上的轴承为经过一次维修的相近里程轴承，其余轴承仍使用原车轴承。同时，结合走行部专项修，在该车上加装了走行部在线监测系统，以实时对轴承状态进行监测。2017年5月，轴承运用里程达到120万km，结合架修换下。

089090车轴承的在线监测预警数量随着运营里程的增加而随之上涨。当其运营里程达到118.375万km时，预警数量为14件最高值，但仍未出现轴承报警的情况，轴承状态合格，如图8所示。直至2017年4月28日，一个轴承第一次出现一级报警，在5月5日将车扣入大修库进行架修，并更换了轴承，换下轴承送修检查。预警及报警的轴承位置如图9所示。