滾動軸承故障分析及防治措施__論文.doc

1第一章緒論1.1課題研究的背景和意義安全是鐵路運(yùn)輸永恒的主題。中國鐵路第六次大提速預(yù)示著我國高速鐵路時(shí)代的到來，CRH動車組的全面開行、和諧型機(jī)車的上線運(yùn)用、機(jī)車交路的延長擴(kuò)伸、列車的提速重載中國鐵路發(fā)生著翻天覆地的變化?？蛙囁俣炔粩嗵岣?，重載列車開行數(shù)量增多，鐵路運(yùn)行車輛仍以客貨共線為主，列車密度高居世界第一，這些因素都對機(jī)車安全運(yùn)行提出了更高的要求。滾動軸承作為機(jī)車的重要部件，其功能對安全運(yùn)輸起著舉足輕重的作用。滾動軸承運(yùn)行是否正常直接影響到整臺機(jī)車的性能及運(yùn)行安全。提速重載是世界各國鐵路的發(fā)展方向，速度提升、運(yùn)量加大的前提是擁有牽引力十足的機(jī)車，而作為重載機(jī)車走行部重要部件之一的牽引電機(jī)軸承，在此時(shí)此刻需要我們更多的關(guān)注。如果在運(yùn)行中發(fā)生故障，輕則會造成列車停運(yùn)晚點(diǎn)，重則會導(dǎo)致列車脫軌顛覆，造成國家財(cái)產(chǎn)和人民生命的重大損失。一旦該情況出現(xiàn)必然是機(jī)破無法運(yùn)行，導(dǎo)致后續(xù)列車晚點(diǎn)嚴(yán)重干擾干線運(yùn)輸秩序，更甚者如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)將會引起熱軸、切軸、輪對擦傷、脫軌、顛覆等事故，后果不堪設(shè)想。因此牽引電機(jī)軸承故障和滾動軸承故障分析及防治措施是本文論述的重點(diǎn)。1.2運(yùn)輸形式分析1.2.1機(jī)車牽引電機(jī)隨著我國鐵路重載、快速列車的開行,機(jī)車直流牽引電動機(jī)的負(fù)載在逐漸增加,實(shí)際使用功率接近設(shè)計(jì)值,提高牽引電動機(jī)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性,降低故障率,有利于保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?。在?shí)際運(yùn)用中,牽引電動機(jī)軸承故障普遍,軸承固死后果可怕,嚴(yán)重影響鐵路的正常運(yùn)輸秩序。因此,2對牽引電動機(jī)軸承故障進(jìn)行分析與研究,提出相應(yīng)的預(yù)防措施是必要的。1.2.2牽引噸位增加為適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，不斷擴(kuò)大運(yùn)輸能力，重載列車不斷開行，列車噸位已有過去的單列3千噸發(fā)展到現(xiàn)在的56千噸，提高了60%100%,并且在大秦線開通了萬噸列車。1.2.3列檢負(fù)責(zé)區(qū)段的延長列檢所的設(shè)置是根據(jù)鐵路運(yùn)輸需要和特定區(qū)段而定，隨著運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的變化，直達(dá)列車不斷增加。列檢負(fù)責(zé)區(qū)段已延長到500公里左右。增加了運(yùn)輸安全難度。3第二章機(jī)車概論2.1列車和牽引電機(jī)常用的軸承、構(gòu)造及工作原理貨車使用滾動軸承以無軸箱雙列圓錐滾子軸承為主，從以前的197720、197726、19770型到提速列車的滾動軸承，有國產(chǎn)352226XZ2RZ型及引進(jìn)國外技術(shù)的SKF197726型以及進(jìn)口AP130、AP150和TUB150型等。在當(dāng)前運(yùn)用中有4種即197726、SKF197726、352226XZ2RZ、353130b型，其中SKF1977226、352226XZ2RZ和35313OB緊湊滾動軸承已成為當(dāng)今提速貨車的主流。滾動軸承是車輛的重要部件，其性能的好壞直接影響著列車速度的提高及運(yùn)行安全。我國鐵路成功地運(yùn)行了客運(yùn)提速，主要干線的客運(yùn)列車速度已達(dá)140km/h160km/h。除極少數(shù)的快運(yùn)專列外，絕大多數(shù)貨物列車的最高運(yùn)行速度僅有70km/h80km/h，而旅客列車的速度有150km/h，隨著鐵路改革的不斷深入和跨越式發(fā)展的要求，鐵路經(jīng)過五次全面的提速和車輛載重噸位的不斷增加，大量新技術(shù)、新工藝、新材料、行配方不斷運(yùn)用于列車，滾動軸承的發(fā)展由從前的197726型發(fā)展到現(xiàn)在的SKF197726、352226X22RZ，特別是重載車輛大量使用187730型軸承。車輛在運(yùn)行中，受速度、交路、重載和線路運(yùn)行條件的影響，滾動軸承一些零部件會發(fā)生磨損、損耗、松弛、變形、腐蝕、裂損等故障，給我們研究滾動軸承故障分析及防治措施提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，在運(yùn)用機(jī)車發(fā)生的各類故障中，滾動軸承的熱軸故障呈上升趨勢，已成為防燃防切的主攻目標(biāo)，雖然紅外線軸溫探測是防范燃軸的重要手段，但若能在列檢早期的檢查中發(fā)現(xiàn)滾動軸承故障，將具有積極的意義。雖然隨著技術(shù)、材料和工藝的發(fā)展，滾動軸承的各項(xiàng)指標(biāo)已大有改觀，但在運(yùn)行中仍暴露出不少問題，尤其是近年來，幾次提速后一些故障更加突出，對鄭州北車輛段19982001年發(fā)現(xiàn)的197726型軸承保持架破碎故障2001年19月22日24日在北車輛段列檢4所滾動軸承密封罩松動故障的調(diào)查分析見表2-1所示。表2-1197726型軸承故障調(diào)查統(tǒng)計(jì)表年份密封罩松動數(shù)量車輪有擦傷或剝離擦傷剝離過限數(shù)量數(shù)量比率/%199888100562.51999302893.318602000706491.14665.72001127122968365.4我國配屬的6K型電力機(jī)車均為1987年從日本進(jìn)口，牽引電機(jī)軸承采用圓柱滾子的滾動軸承。滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架這四部分組成。內(nèi)圈用來和軸頸裝配，外圈用來和軸承座裝配。內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但內(nèi)、外圈相對轉(zhuǎn)動時(shí)，滾動體即在內(nèi)、外圈的滾道間滾動。軸承內(nèi)、外圈上的滾道，有限制滾動體側(cè)向位移的作用。2.1.1無軸箱滾動軸承的構(gòu)造無軸箱滾動軸承的主件有七部分組成：1.密封罩；2.外圈；3.滾子；4.塑鋼保持架；5.中隔圈6.內(nèi)圈7.密封罩組件。附件有后擋、前蓋、標(biāo)志板、螺栓、施封鎖、放松片，如圖22所示。圖22無軸箱滾動軸承組成52.1.2無軸箱滾動軸承的工作原理滾動軸承一般結(jié)構(gòu)是由內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架、中隔圈等組成。滾動軸承是借助于在內(nèi)、外圈之間的滾動體滾動實(shí)現(xiàn)傳力和滾動的。內(nèi)圈緊密配合于軸頸上，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時(shí)，內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，并引導(dǎo)滾動體一面饒起軸心自轉(zhuǎn)，一面沿內(nèi)外圈滾道公轉(zhuǎn)。軸承有徑向間隙和軸向間隙，以保證滾動體能自由轉(zhuǎn)動，滾動體與內(nèi)、外圈之間的相對運(yùn)動完全是滾動，而不是滑動。保持架用以維持各滾動體之間的位置，防止傾斜和相互碰撞，保證滾動體能沿滾道均勻分布。2.1.3軸承檢修管理機(jī)制機(jī)車軸承及輪對與車輛同步進(jìn)行定期檢修，并實(shí)行壽命管理、狀態(tài)維修、環(huán)檢維修、和專業(yè)化集中維修的檢修管理機(jī)制。軸承的壓裝分為新壓裝和重新壓裝，軸承的壓裝必須在車輛廠和車輪廠、車輛段進(jìn)行。軸承的檢修分一般檢修和大修。大修必須在軸承制造（大修）廠進(jìn)行，軸承的一般檢修必修經(jīng)軸承制造（大修）廠認(rèn)可、鐵道部批準(zhǔn)的單位進(jìn)行，短修時(shí)車輛段只對軸承進(jìn)行狀態(tài)維修。如圖23示滾動軸承各元件之問的運(yùn)動關(guān)系。設(shè)軸承外圈固定，內(nèi)圈(軸)的旋轉(zhuǎn)頻率為，軸承節(jié)徑D，滾動體直徑d，接觸角B，滾動體個數(shù)為Z，滾動體與內(nèi)外圈之間為純滾動。圖2-3滾動軸承構(gòu)成示意圖62.1.4原因分析軸承在正常的條件下使用,套圈和滾動體的滾動面因不停地重復(fù)地受到壓力,亦會發(fā)生材料疲勞,以致造成剝離而無法使用。滾動軸承一旦承受負(fù)荷,其滾動體與套圈接觸面就會發(fā)生局部永久變形。該變形量隨負(fù)荷增大而變大,若超過某種限度,則會影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)。軸承燒傷、磨損、裂紋缺口、卡死、生銹等都有可能使軸承無法使用,但這應(yīng)稱為軸承故障,須與軸承壽命區(qū)分開。軸承選型不當(dāng),安裝欠妥,潤滑不良及密封不好等都是發(fā)生軸承故障的原因,排除這些原因便可避免軸承發(fā)生故障。2.1.5軸承的報(bào)廢失效形式有下列情況軸承報(bào)廢：車輛顛覆或重車脫軌后的全車軸承；發(fā)生燃軸或火災(zāi)被損傷的軸承；外圈破損的軸承；已做過大修的軸承又出現(xiàn)一般檢修無法修復(fù)的故障缺陷的：已做過大修軸承累計(jì)使用時(shí)間達(dá)到（以軸承制造時(shí)間為準(zhǔn)）15年（或150萬公里）的；已做過大修的軸承，重新壓裝后使用時(shí)間達(dá)到7年（或70萬公里）的；由于電流通過引起局部放電而造成斑點(diǎn)，凹槽或槽紋等表面電蝕損傷的軸承；銹蝕嚴(yán)重，不能正常轉(zhuǎn)到的軸承；內(nèi)，外圈均出現(xiàn)制造，大修單位或年代不清的軸承；工程塑料保持架從內(nèi)圈組件上退下或脫落的軸承；其它無修復(fù)價(jià)值的故障。滾動軸承的正常失效形式是滾動體或內(nèi)外圈滾道上的點(diǎn)蝕破壞，這是在安裝、潤滑、維護(hù)良好的條件下，由于大量重復(fù)地承受變化的接觸應(yīng)力所致，軸承點(diǎn)蝕破壞后，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通常會出現(xiàn)較強(qiáng)烈的振動、噪聲和發(fā)燒現(xiàn)象；除了點(diǎn)蝕以外，還可能發(fā)生其它多種形式的失效，例如，潤滑油不足使軸承燒傷；潤滑油不清潔而使?jié)L動體和滾道過度磨損；裝配不當(dāng)而使軸承卡死、脹破內(nèi)圈、擠碎內(nèi)外圈和保持架，下表為我國近年來6K機(jī)車牽引電機(jī)軸承故障情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。72.2軸承在運(yùn)用中發(fā)熱的原因2.2.1油脂缺少或變質(zhì)由于油脂缺少或變質(zhì)，軸承潤滑狀態(tài)不良，也會使軸承發(fā)熱。2.2.2油脂過多若油脂增加過多，不僅無利，反而使軸承內(nèi)部發(fā)生過多的摩擦和