CRH3C型動車組轉向架軸箱軸承失效原因分析及新型結構研究.docx

1、crh3c 型動車組轉向架軸箱軸承失效原因分析及新型結構研究crh3c 型動車組在高速運行過程中，由于軸承密封結構存在設計缺陷，易造成軸承油脂大量流失，最終導致軸承油脂偏少，潤滑不良；高速運轉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致軸承剝離失效;當軸承運行里程超過 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。新結構軸箱軸承與原結構相比，改進密封防塵罩結構，增加迷宮結構，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。crh3c 型動車組為引進德國西門子技術生產(chǎn)的時速 300 公里速度級高速動車組。該動車組為 8

2、 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

3、 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 轉向架軸箱軸承故障原因進行 分析，并對新型軸箱軸承結構進行介紹。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、內側內圈和內側滾子的硬度、金

4、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。1.4 軸承結構分析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：130240160，軸承為 120 萬公里免維護，免注脂，新軸承注脂量為 24010g，軸承代號：f-807811.02.tarol130240-b-tvp。油脂型號為油脂型號 l218，防塵罩與內圈的間 隙為 0-0.6mm。

5、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，密封罩結構較為簡單，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 側的潤滑脂泄漏量在 2 克至 1

6、2 克之間。2.故障結論軸承本身密封結構存在設計缺陷，密封不良，油脂的鎖定能力較差，易造成軸承油脂大量流失，最終導致軸承油脂偏少，軸承潤滑不良，高速運轉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致軸承剝離失效，且當運行公里數(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構軸承，軸承結構為 f-807811.09，與原結構相比，改進防塵罩結構，增加類似迷宮結構，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（不同的密封結構及油脂，溢出油脂量不同，這點在后續(xù)的運用分析中可以證明

7、），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、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)mm 2 /s 密度(kg/dm 3 ) 1 l218 -30140 40 約 0.92 l055 -40140 82 0.94.實驗結果2012 年根據(jù)鐵道部文件要求，在 crh3078c 列 5-8 號車上安裝 32 套新結構軸承，1-4 號車上安裝 32 套原結構軸承，截止 2013 年 7 月 19 日，fag 新結構軸承運用考核車組 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構 fag 軸