陳明浩

（瓦房店軸承集團(tuán)水泥事業(yè)部，遼寧 瓦房店 116300）

1 前言

當(dāng)年 5T 監(jiān)測中心 TADS 監(jiān)測系統(tǒng)曾監(jiān)測發(fā)現(xiàn)某次列車機(jī)后 14 位輪對(duì)軸承故障報(bào)警[1][2]。通過追蹤查詢，發(fā)現(xiàn)了軸承故障車號(hào)，TADS 監(jiān)控發(fā)現(xiàn)京九線某一探測站預(yù)報(bào)該車次機(jī)后 14 位一級(jí)軸承外圈故障報(bào)警一次，其故障頻譜符合故障特征，基本確定該軸承為外圈故障[3]。后來運(yùn)用車間分解了故障輪對(duì)。

來樣故障軸承編號(hào)：101-1502026，為某軌道客車有限公司新裝軸承，軸承裝用時(shí)間將近一年。拆檢軸承發(fā)現(xiàn)：軸承外圈承載區(qū)滾道一處剝離，承載區(qū)外徑表面略有變色；內(nèi)圈滾道及滾子滾動(dòng)表面存在碾壓剝離碎屑而產(chǎn)生的凹坑；保持架未見異常。

2 失效軸承狀態(tài)

外圈承載區(qū)滾道有一處剝離，見圖 1。剝離起源于近非打字端面一側(cè)近油溝邊緣并沿軸向擴(kuò)展；近油溝邊緣處損傷較重，剝離長度約125 mm，寬度布滿滾道全寬，見圖 2。放大觀察，剝離區(qū)呈現(xiàn)疲勞擴(kuò)展特征的海灘狀條紋，見圖 3。外徑接觸載荷區(qū)存在兩邊接觸、中間未接觸的異常情況，見圖 4。

圖1 外圈滾道剝離形貌

圖2 外圈滾道剝離起源部位及擴(kuò)展方向

圖4 外圈載荷區(qū)接觸形貌

3 理化檢測

3.1 化學(xué)成分能譜檢測分析

采用 ARL4460 直讀光譜分析儀檢測，失效軸承外圈材料為 GCr18Mo（電渣重熔）鋼[4]，化學(xué)成分均符合 TB/T 2235—2016 標(biāo)準(zhǔn)要求[5]。檢驗(yàn)結(jié)果見表 1：

表1 外圈化學(xué)成分檢測 %

3.2 硬度檢驗(yàn)

采用 HR-150A 洛氏硬度計(jì)（檢測范圍：20～67HRC）對(duì)來樣進(jìn)行硬度檢驗(yàn)，外圈表面硬度符合 TB/T 2235—2016 標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測結(jié)果如下：

外圈硬度：60.5 61.0 61.0 HRC（標(biāo)準(zhǔn)58～62 HRC）

3.3 顯微組織檢驗(yàn)

采用 LEICA DMRXE 金相顯微鏡檢驗(yàn)，外圈淬火組織符合 TB/T 2235—2016 標(biāo)準(zhǔn)要求，檢驗(yàn)結(jié)果詳見表 2 及圖 5。

表2 外圈淬火組織檢驗(yàn)結(jié)果

采用 LEICA DMRXE 金相顯微鏡檢驗(yàn)，外圈非金屬夾雜物符合 TB/T 2235—2016 標(biāo)準(zhǔn)要求，檢驗(yàn)結(jié)果詳見表 3 及圖 5。

表3 外圈非金屬夾雜物檢驗(yàn)結(jié)果

圖5 放大500 倍 外圈貝氏體組織

4 軸承外圈輪廓檢測

根據(jù)外圈承載區(qū)滾道剝離形貌判定，剝離起源于非打字面一側(cè)滾道近油溝的邊緣處。通過對(duì)外圈未損壞部位滾道輪廓進(jìn)行檢測，近剝離起源部位滾道邊緣（近油溝處）存在凸起，表明滾道未加工到位，見圖 6。外圈外徑輪廓檢測結(jié)果見圖 7。

圖6 外圈滾道輪廓

圖7 外圈外徑輪廓

5 分析判斷

結(jié)合檢驗(yàn)結(jié)果分析，軸承外圈材料及熱處

理質(zhì)量未見異常，排除因材料及熱處理等因素引起的疲勞剝離。軸承外圈載荷區(qū)外徑接觸痕跡異常，兩端接觸痕跡重，中間接觸痕跡輕，說明軸承外圈與軸承座接觸形式異常。軸承外圈外徑直線度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合外圈外徑接觸痕跡推斷應(yīng)是軸承座接觸面出現(xiàn)凹陷形式，這種接觸形式會(huì)對(duì)軸承受載產(chǎn)生影響。軸承外圈兩端油溝處受力大，易出現(xiàn)應(yīng)力集中，加之軸承滾道通過輪廓儀檢測發(fā)現(xiàn)外圈近非打字端面一側(cè)滾道邊緣（近油溝處）存在凸起，即滾道未加工到位，在軸承持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，滾子與外圈滾道凸起部位接觸時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中。另軸承外圈外徑油溝位置受力大，凸起部位逐漸產(chǎn)生疲勞剝離，剝離進(jìn)一步沿軸向擴(kuò)展并布滿滾道全寬。故此次軸承失效與外圈外徑接觸異常；滾道未加工到位，邊緣存在凸起兩個(gè)方面有直接關(guān)系[6]。

6 結(jié)論

軸承失效與外圈外徑接觸異常；滾道未加工到位，邊緣存在凸起兩個(gè)方面有直接關(guān)系。

建議在加工制造過程中要嚴(yán)格控制軸承尺寸精度，加強(qiáng)檢驗(yàn)，避免漏檢而出現(xiàn)的質(zhì)量問題；另在安裝使用過程中建議車輛段對(duì)軸承座尺寸也要嚴(yán)格檢測，避免因接觸不良而產(chǎn)生受力不均，進(jìn)而引起軸承失效。