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代的到來，CRH動車組的全面開行、和諧型機車的上線運用、機車交路的延長擴伸、列車的提速重載中國鐵路發(fā)生著翻天覆地的變化?？蛙囁俣炔粩嗵岣撸剌d列車開行數(shù)量增多，鐵路運行車輛仍以客貨共線為主，列車密度高居世界第一，這些因素都對機車安全運行提出了更高的要求。滾動軸承作為機車的重要部件，其功能對安全運輸起著舉足輕重的作用。滾動軸承運行是否正常直接影響到整臺機車的性能及運行安全。提速重載是世界各國鐵路的發(fā)展方向，速度提升、運量加大的前提是擁有牽引力十足的機車，而作為重載機車走行部重要部件之一的牽引電機軸承，在此時此刻需要我們更多的關(guān)注。如果在運行中發(fā)生故障，輕則會造成列車停運晚點，重則會導(dǎo)致列車脫軌顛覆，造成國家財產(chǎn)和人民生命的重大損失。一旦該情況出現(xiàn)必然是機破無法運行，導(dǎo)致后續(xù)列車晚點嚴重干擾干線運輸秩序，更甚者如果沒有及時發(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。1.2運輸形式分析1.2.1機車牽引電機隨著我國鐵路重載、快速列車的開行,機車直流牽引電動機的負載在逐漸增加,實際使用功率接近設(shè)計值,提高牽引電動機軸承運轉(zhuǎn)的可靠性,降低故障率,有利于保證鐵路運輸?shù)陌踩?。在實際運用中,牽引電動機軸承故障普遍,軸承固死后果可怕,嚴重影響鐵路的正常運輸秩序。因此,2對牽引電動機軸承故障進行分析與研究,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)濟發(fā)展的需要，不斷擴大運輸能力，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列檢負責(zé)區(qū)段的延長列檢所的設(shè)置是根據(jù)鐵路運輸需要和特定區(qū)段而定，隨著運輸結(jié)構(gòu)的變化，直達列車不斷增加。列檢負責(zé)區(qū)段已延長到500公里左右。增加了運輸安全難度。3第二章機車概論2.1列車和牽引電機常用的軸承、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型及引進國外技術(shù)的SKF197726型以及進口AP130、AP150和TUB150型等。在當前運用中有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行安全。我國鐵路成功地運行了客運提速，主要干線的客運列車速度已達140km/h160km/h。除極少數(shù)的快運專列外，絕大多數(shù)貨物列車的最高運行速度僅有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。車輛在運行中，受速度、交路、重載和線路運行條件的影響，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準和要求，在運用機車發(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，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，滾動軸承的各項指標已大有改觀，但在運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型電力機車均為1987年從日本進口，牽引電機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，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現(xiàn)傳力和滾動的。內(nèi)圈緊密配合于軸頸上，當車輪轉(zhuǎn)動時，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軸承檢修管理機制機車軸承及輪對與車輛同步進行定期檢修，并實行壽命管理、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）廠進行，軸承的一般檢修必修經(jīng)軸承制造（大修）廠認可、鐵道部批準的單位進行，短修時車輛段只對軸承進行狀態(tài)維修。如圖23示滾動軸承各元件之問的運動關(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。該變形量隨負荷增大而變大,若超過某種限度,則會影響正常運轉(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,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軸承的報廢失效形式有下列情況軸承報廢：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使用時間達到（以軸承制造時間為準）15年（或150萬公里）的；已做過大修的軸承，重新壓裝后使用時間達到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，凹槽或槽紋等表面電蝕損傷的軸承；銹蝕嚴重，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)外圈滾道上的點蝕破壞，這是在安裝、潤滑、維護良好的條件下，由于大量重復(fù)地承受變化的接觸應(yīng)力所致，軸承點蝕破壞后，在運轉(zhuǎn)時通常會出現(xiàn)較強烈的振動、噪聲和發(fā)燒現(xiàn)象；除了點蝕以外，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機車牽引電機軸承故障情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。72.2軸承在運用中發(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