摘要：CRH3C型動車組在高速運行過程中，由于軸承密封結(jié)構(gòu)存在設(shè)計缺陷，易造成軸承油脂大量流失，最終導(dǎo)致軸承油脂偏少，潤滑不良；高速運轉(zhuǎn)缺油的軸承難以形成有效的潤滑油膜，線路較大的沖擊和振動導(dǎo)致軸承剝離失效;當(dāng)軸承運行里程超過80萬公里時，軸承的運行狀態(tài)會逐漸惡化，存在運行安全隱患。新結(jié)構(gòu)軸箱軸承與原結(jié)構(gòu)相比，改進密封防塵罩結(jié)構(gòu)，增加迷宮結(jié)構(gòu)，在軸承中間增加注油孔，同時使用L055油脂，增加油脂溫度工作范圍及粘度，避免油脂的大量流失。

關(guān)鍵詞：軸承失效；密封結(jié)構(gòu)缺陷；迷宮結(jié)構(gòu)；油脂溫度工作范圍；油脂粘度

引言

CRH3C型動車組為引進德國西門子技術(shù)生產(chǎn)的時速300公里速度級高速動車組。該動車組為8輛4動4拖編組，牽引總功率為8800kW。CRH3C型動車組自2008年起先后在京津、武廣和滬寧等線路投入運用。

CRH3C轉(zhuǎn)向架軸箱軸承采用舍弗勒公司提供的02版軸承，軸承代號：F-807811.02.TAROL130×240-B-TVP。裝車運用的CRH3C型動車組轉(zhuǎn)向架軸箱軸承總數(shù)量為5120套。

CRH3C型動車組在運用中共發(fā)生軸箱軸承故障52起，分為三類：一是軸溫升高，共34起，其中軸承外圈滾道剝離14起，軸承滾道未剝離14起，未確認6起；二是熱軸預(yù)警，共10起，其中軸承外圈滾道剝離7起，軸承滾道未剝離3起；三是滾動異響，共8起，其中軸承外圈滾道剝離4起，軸承滾道未剝離4起。本文將就CRH3C轉(zhuǎn)向架軸箱軸承故障原因進行分析，并對新型軸箱軸承結(jié)構(gòu)進行介紹。

1.原因分析

1.1故障軸承分解檢查情況分析

針對運用中軸承存在異常溫升和異響故障，通過對軸承拆解檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)故障軸承存在外圈滾道剝離、滾子剝離、銹蝕、變色、滾子端面磨痕、滾道油膜缺失、內(nèi)圈滾道凹痕、軸承防塵罩脫出、軸端甩油等問題。

1.2軸箱軸承理化分析

對上述故障軸承進行理化分析發(fā)現(xiàn)大部分軸承都不同程度存在異常磨損、滾道剝離，剝離區(qū)域局部放大觀察可見疲勞擴展特征，軸承油脂量偏少且軸承錐入度值大小不一，但軸承外圈、內(nèi)側(cè)內(nèi)圈和內(nèi)側(cè)滾子的硬度、金相組織、非金屬夾雜物等項指標均在正常范圍。

1.3軸箱軸承走行里程分析

對軸箱軸承在武廣和京津客運專線不同運用里程時發(fā)生的故障情況進行統(tǒng)計分析如下：分解檢查的25件剝離故障軸承中，剝離故障發(fā)生時的最低運用里程為63萬公里，最高運用里程為118.9萬公里。不同運用里程故障情況統(tǒng)計見圖1-1。

圖1-1軸承剝離與運用里程關(guān)系統(tǒng)計圖

可見運行公里數(shù)超80萬公里時，故障總比例為84%，故障發(fā)生率最高。

1.4 軸承結(jié)構(gòu)分析

CRH3C軸箱軸承由舍弗勒公司提供，為自密封、自帶潤滑脂圓錐滾子軸承單元。軸承規(guī)格：130×240×160，軸承為120萬公里免維護，免注脂，新軸承注脂量為240±10g，軸承代號：F-807811.02.TAROL130×240-B-TVP。油脂型號為油脂型號L218，防塵罩與內(nèi)圈的間隙為0-0.6mm。

由于采用圓錐滾子軸承，潤滑脂易向密封罩和中隔圈處堆積，密封罩結(jié)構(gòu)較為簡單，鎖定油脂能力較差，在車組的長時間運行過程中，造成油脂的大量流失。

1.5現(xiàn)場軸承檢查分析

結(jié)合動車所十萬公里空心軸探傷，打開軸端檢查軸承表面狀態(tài)，軸承端面普遍存在甩油現(xiàn)象。2012年2月23日，在北京動車段結(jié)合M修，抽檢CRH3009列軸承狀態(tài)，CRH3009總運行里程99萬公里，M1修后運行6萬公里，對1車2軸、2車2軸、6車4軸、7車1軸、8車1軸共7個軸端開蓋檢查潤滑脂泄漏情況，發(fā)現(xiàn)潤滑脂泄漏情況普遍且明顯，每個軸端外側(cè)的潤滑脂泄漏量在2克至12克之間。

2.故障結(jié)論

軸承本身密封結(jié)構(gòu)存在設(shè)計缺陷，密封不良，油脂的鎖定能力較差，易造成軸承油脂大量流失，最終導(dǎo)致軸承油脂偏少，軸承潤滑不良，高速運轉(zhuǎn)缺油的軸承難以形成有效的潤滑油膜，線路較大的沖擊和振動導(dǎo)致軸承剝離失效，且當(dāng)運行公里數(shù)超過80萬公里時，軸承的運行狀態(tài)將會逐漸惡化，存在運行安全隱患。

3.措施及建議

采用新結(jié)構(gòu)軸承，軸承結(jié)構(gòu)為F-807811.09，與原結(jié)構(gòu)相比，改進防塵罩結(jié)構(gòu)，增加類似迷宮結(jié)構(gòu)，在軸承中間增加注油孔，同時改進軸承油脂，使用L055油脂，改進油脂工作范圍及粘度，使軸承鎖定油脂能力增強（不同的密封結(jié)構(gòu)及油脂，溢出油脂量不同，這點在后續(xù)的運用分析中可以證明），避免油脂的大量流失，L055與L218油參數(shù)對比如表1；軸承鋼在原真空脫氣冶煉工藝的基礎(chǔ)上增加了氬氣保護電渣重熔工藝；在外圈中部增加3個均布M10注脂孔和密封堵；軸承內(nèi)、外圈均進行了鋅基磷化工藝處理。

表1

序號 型號 油脂使用溫度范圍 油脂粘度(40℃)mm2/s 密度(Kg/dm3)

1 L218 -30～140℃ 40 約0.9

2 L055 -40～140℃ 82 0.9

4.實驗結(jié)果

2012年根據(jù)鐵道部文件要求，在CRH3078C列5-8號車上安裝32套新結(jié)構(gòu)軸承，1-4號車上安裝32套原結(jié)構(gòu)軸承，截止2013年7月19日，F(xiàn)AG新結(jié)構(gòu)軸承運用考核車組CRH3078C車組已運用553814公里，經(jīng)歷6個M1修。軸承運用漏脂記錄與原結(jié)構(gòu)FAG軸承對比，原結(jié)構(gòu)的FAG軸承油脂泄露量明顯高于新結(jié)構(gòu)軸承，通過建監(jiān)控這段時間內(nèi)的軸承運用狀態(tài)溫度情況（根據(jù)現(xiàn)階段西門子軟件邏輯判斷），沒有發(fā)生軸溫升高、軸溫預(yù)警、軸承異響等故障，這表明新結(jié)構(gòu)軸承運行效果明前強于原結(jié)構(gòu)軸承。

5.參考文獻

[1] 梅宏斌.滾動軸承振動檢測與診斷理論.方法.系統(tǒng).[M].機械工業(yè)出版社，1996

[2] 李國華，張永忠.機械故障診斷[M].北學(xué)工業(yè)出版社，1999

6. 作者簡介

王士強（1987－）,男，助理工程師,本科生，主要從事轉(zhuǎn)向架方面的研究。