铁路客车转向架轴承常见故障分析

铁路客车转向架轴承常见故障分析

朱玉晗 马有森 姚伟 王成菲 刘艳霞 席智星

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林 长春 130000

摘要：轴承是客车不可缺少的重要走行部件，在铁路客车高速运营条件下，若转向架轴承发生故障，如不能及时发现，将发生热轴、燃轴等事故。分析轴承故障原因可减少或杜绝事故的发生，从而保证安全、可靠、有效、经济地完成客运任务，对铁路客车的安全运行具有重要意义。本文着重探讨了铁路客车转向架轴承的故障。

关键词：客车；转向架；轴承；故障

铁路客车的故障检修是其安全运行的可靠保证。转向架的承载能力是最重要因素之一，通过对客车转向架轴承的检查及维护，发现轴承故障问题，及时解决相关故障，使其能正常工作。对轴承故障的原因进行详细探讨，能较好的保障客车的运行安全。针对铁路客车常见的轨道故障，分析了故障原因，提高了转向架轴承的稳定性，从而保证了客车的平稳有序运行。

一、客车转向架轴承的结构

客车转向架轴承由内外圈、滚动体、保持架组成。①轴承内圈与轴固定，轴带动内圈转动；轴承外圈与轴箱固定，起支撑作用。②滚动体是滚动轴承的关键部件，位于内外圈工作面中间，将相对运动面之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦。③保持架将轴承中的滚动体均匀分布，主要防止滚动体偏离正确的滚道，提高轴承润滑性能及内部载荷分配。

二、客车转向架轴承的故障型式

轴承故障有六种主要的损伤/故障形态，即疲劳、磨损、腐蚀、电蚀、塑性变形、断裂或开裂。这些分类主要基于滚动体接触面和其他功能表面的可见特征，以及区分各种损伤/故障原理的特征。轴承损伤大多与这六种形态及其子形态有关。

1、疲劳。疲劳是指滚动体与滚道接触面产生的周期性循环接触应力引起的材料组织变化。通常，疲劳表现为剥离或脱落，即材料裂纹。

1)次表面疲劳。在周期性循环应力作用下，材料会发生疲劳，由于结构的变化，滚道表面会出现微裂纹。当这些裂纹发展到表面时，材料会松弛并剥落。若轴承的工作状态异常，轴承的某些部位就会过载，导致早期疲劳。另外，轴承材质不纯净，夹杂氧化物等杂质时，会导致轴承疲劳。因此，需检查轴颈、轴箱是否符合要求，并检查载荷情况。

2)表面疲劳。表面疲劳通常是因润滑不足引起的。或润滑脂用量或选择不当，或润滑脂被污染，轴承会产生微剥落，并逐渐膨胀成较大的碎片。最后，在承载区域周围和旋转内圈上发生完全剥落或磨损。因而，需检查润滑脂是否合适、润滑脂量是否足够、密封情况是否有效。

2、磨损。磨损是指材料在工作过程中由于两个滑动面或滑动-滚动接触面相互作用而逐渐被磨除。

1)磨粒磨损。磨料磨损是指材料逐渐被磨除。这种磨损主要是由于润滑不足造成的，滚道、滚动体、保持架会因磨耗而受损。一般来说，磨耗磨损速度会越来越快，因磨损颗粒会进一步降低润滑脂的润滑性能，从而破坏轴承微观结构。此外，在轴承的使用中，其部件表面镜面磨光的磨损是可以接受的。若磨损导致轴承工作面上产生指甲能感觉到或其他测试探棒能检测到的有脊磨痕，则该轴承应报废处理。因此，需检查密封件性能，看是否有污染颗粒侵入，以及检查润滑脂是否有杂质。

2)粘着磨损。粘着磨损通常定义为表面材料由于摩擦产生热量(有时由于表面回火或二次硬化)而转移到另一表面。粘着磨损可导致局部应力集中及接触面剥落，通常因润滑不足所致。另外，若轴承粘着磨损部位有触感，或通过指甲滑过损伤面可感觉到，则报废该轴承。所以需检查润滑脂是否合适、润滑脂量是否足够和密封是否有效。

3、腐蚀

1)潮湿腐蚀。若水或腐蚀性介质进入轴承内部，使润滑脂不能对轴承表面提供足够的保护，就会引起轴承零件的锈蚀。滚道上会有深灰色的条状。轴承在静止时最易腐蚀。此外，若指甲能感觉到轴承部件的腐蚀性损伤，则应报废处理。若能用细砂纸磨掉轴承零件表面的污迹，则轴承可继续使用。所以需检查密封情况，并使用合适的润滑脂。

2)摩擦腐蚀。摩擦腐蚀是在特定条件下，轴承接触面间的相对微观运动所产生的化学反应。通常，轴承会因振动而产生摩擦腐蚀或磨损。

3)蠕动腐蚀。当轴承内外圈与轴或轴箱间相对运动时，若配合过松或不准确，就会发生蠕动腐蚀，相对运动会使小颗粒从表面脱离。蠕动腐蚀使轴承套圈不能得到均匀支撑，从而影响轴承内的载荷分布，这种情况主要发生在轴承外圈的外表面。

4、电蚀

1)过电压。当电流穿过轴承时，即通过滚动体从一个轴承圈流到另一个轴承圈时，接触面材料将被加热到回火温度到熔化温度，从而产生各种大小的变色区域。若材料被熔化，会形成放电痕，滚道与滚动体上会出现局部灼痕。因此，要确保接地回流装置(电刷)正常工作；焊接过程中，确保接地正确。

2)过电流。当电流连续通过工作轴承时，即使电流强度不高，滚道表面也会受到热量影响并被腐蚀，形成细小的放电痕。与过电压引起的损伤相比，其直径较小。损伤程度取决于以下因素：电流强度、持续时间、轴承载荷、速度、润滑脂。除轴承损伤外，损伤区域附近的润滑脂会碳化，导致润滑不良和表面疲劳与剥落。

5、塑性变形。1)过载。过载是由静载荷或冲击载荷引起的，会产生塑性变形。其根源在于不正确的安装(滚动体受到力)，或保持架、轴承圈、滚动体或密封件受外力击打。2)杂质压痕。当杂质进入轴承内并被滚动体压到滚道上时，会形成凹痕。严重凹痕引起的塑性变形会导致疲劳，当疲劳达到一定程度时，会产生过早剥落。

6、断裂或开裂。1)局部过载破裂。应力集中和超过材料的抗拉强度，就会引起受压破裂。出现此问题的原因是安装或拆卸轴承时处理不当。2)疲劳断裂。应力循环超过疲劳强度时，会引起疲劳破裂。一旦出现裂纹，就会逐渐发展，最终导致轴承圈或保持架破裂。3)热裂。当轴承的内外圈因滑动产生过高摩擦热量时，会造成受热破裂，裂纹通常垂直于接触面的运动方向。轴端压板或轴箱盖紧固不当也会出现这种现象。

三、轴承在运用中发热的原因

轴箱轴承的主要热源是：滚动体与内外圈滚道的摩擦；保持架与外圈导向面的摩擦；滚子与保持架兜孔的摩擦；滚子端面与挡边的摩擦；润滑脂的粘性摩擦。由此可见，热源是由各部件间的摩擦引起，轴承工作时发生摩擦，摩擦生成热量，最终导致轴承温度升高。

运行中轴承发热有以下原因：

1、油脂太多。若油脂加注过多，将无济于事，反而会在轴承内部产生过多的摩擦及搅拌热，从而使轴承发热。

2、油脂缺乏或变质。由于缺少油脂或变质，轴承润滑状态不好，还会导致轴承发热。

3、轴承轴向游隙太小。轴承轴向游隙过小，会增加摩擦，使轴承发热，甚至造成滚子卡死引发事故。若游隙过大，会增加轴承的局部负荷，缩短其使用寿命。

4、轴承中有杂质。轴承清洗不干净，油脂中混入杂质，密封不良异物进入等，均会引起轴承发热。

5、轴承内部损坏。当轴承内外滚道破裂或剥离，轴承内外圈、滚子或保持架裂纹或破碎时，轴承将发热。

6、转向架状况不佳。当转向架组装不正位或变形时，也会引起轴承受力不均而发热。

7、车辆车轮擦伤和剥离故障。车轮踏面擦伤和剥离后，轴承的冲击振动增大，导致过热。

参考文献：

[1]郭常鹏.客车转向架轴承常见故障分析[J].山东工业技术，2017(10).

[2]朱志彬.客车转向架轴承常见问题探析[J].铁道学报,2015(01).