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轴承知识

高速动车组转向架轴承故障分析及诊断处理

发布时间:2020-05-05

顾贺
(辽宁铁道职业技术学院)
  摘 要:文中通过对高速动车组转向架轴承进行检查与分析,发现轴承早期故障,消除安全隐患。分析了故障發生的可能原因,提出诊断处理办法,为动车组的安全运行提供了相应的指导意见。
  关键词:高速动车组;轴承故障;故障诊断;原因分析
  1 概述
  高速动车组转向架的轴承故障极易引起热轴、燃轴、切轴等事故的发生,如若不能及时对转向架轴承故障进行诊断与处理,将严重危及行车安全。由于高速动车组的运行速度快,所以对车上各零部件的标准也是很严格的。高速动车组转向架轴承主要用来承受并传递车体上方载荷,一般多采用圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承两种类型,相比于其他部件,轴承的工作条件尤为恶劣,运行途中一旦发生故障,故障发展极为迅速。因此,提升轴承的工作能力,实现对轴承故障的精准判断,对于保证高速动车组行车安全,节约维修成本具有重大意义!
  2 故障原因分析
  当轴承发生故障时,只要列车达到一定的运行速度后,就会引发恒定频率的异响,通过随车机械师的检查得以发现,此类故障均处于初发阶段,轴温尚未达到报警限界,所以高速动车组的IDU(用以监测动车组状态)上未能发现故障,此故障诊断困难,必须在高速动车组达到一定速度并发出异响后才可发现,需随车机械师仔细分辨。其产生的主要原因为:
  (1)轴承加工与组装不良。高速动车组转向架轴承内部一般由外圈、内圈、滚动体和保持架组成,为保证轴承润滑与密封性能良好,在轴箱体处加装密封圈,并注入润滑脂;防止润滑不良或雨水、灰尘等异物进入轴箱内部。由此可见,外部环境因素几乎不会对轴承造成影响。可能引发轴承故障的原因在于轴箱内部,最明显的因素为:轴承的加工与安装。在加工过程中,车加工设备与夹具的操作、设计或选用不当;在组装轴承时,轴承安装位置存在偏差,造成轴承内外圈旋转中心不一致,轴承游离间隙过大或过小;以上两种情况均有可能造成轴承作用不良,引发轴承故障。
  (2)润滑不良。高速动车组转向架轴承采用润滑脂作为润滑介质,一般涂抹于轴承的最外圈,用于降低轴承与滚道间的摩擦,利于滚动轴承密封使用,防止轴温过高造成不良影响。通过对部分轴承故障进行诊断与分析发现:若未及时加注润滑脂或润滑脂加注不到位,会造成轴承内部润滑脂减少,甚至出现局部无油脂润滑的情况,运行时间过长便会导致轴承损伤。
  (3)其他原因。由于轴承长时间高负荷运行、维修不当、设备老化等原因造成材质正常疲劳破坏;轴承安装环境不清洁,造成轴承表面有污染物或者一系悬挂装置结构设置不合理,可能传递来自轨道的冲击与振动,轴承若长期处在交变冲击载荷的作用下,就会造成轴承局部外伤、锈蚀、偏载、过载,增加了轴承剥离的风险。
  3 故障诊断处理
  通过高速动车组转向架轴承的摩擦损伤以及性能状态对轴承的可靠性和使用性进行判断和预测,在分析、诊断损伤部位原因和危险程度后,能够及时准确排查故障,防止事故发生,保证高速动车组安全运行。因此,我们可将高速动车组转向架轴承故障诊断内容分为:运行状态监测、故障排查与诊断和对轴承进行精准管理与维修三大部分。
  (1)运行状态监测是在考虑环境和突发因素并结合系统的现状以及经验的基础上,运用各种方法掌控设备的运行状态,实现对轴承故障的准确判断,当轴承状态异常时,便会发出警报,提醒相关人员及时采取措施,为轴承的故障原因分析和故障诊断可靠性提供信息数据基础。
  (2)故障排查与诊断技术是在结合滚动轴承的运行历史,结构特性和参数条件的基础上,根据状态检测所获得的信息和数据,对滚动轴承发生的各种故障进行排查和检测,确定故障类型及严重程度。
  (3)根据诊断结果,对轴承进行精准管理与维修,高速动车组转向架轴承故障检测的常用技术主要有:震动诊断技术、温度诊断技术、油样分析技术、油膜电阻诊断技术、声发射诊断技术等;通过以上技术的有效应用,及时诊断故障,合理制定设备维修方式和维修周期,延长轴承使用寿命,减少维修时间,提高生产效率和经济效益,节约开支,避免维修过剩,预防因不必要的拆卸使设备精度降低,减少和避免重大事故的发生。
  4 结语
  依据现有的技术手段,只能检测出转向架轴承是否发生剥离故障,但无法判断轴承剥离的具体长度与深度尺寸,由此可见,现有的检测技术仍存在较大的提升与进步空间。为降低高速动车组转向架轴承故障率,须加强对轴承的精准管理与维修,合理改进制造工艺流程,有效应用轴承故障排查与诊断技术,提高轴承的质量与使用寿命。
  参考文献:
  [1]罗光兵.高速动车组转向架轴承故障诊断分析[J].机械工程师,2017,(06),148-150.
  [2]聂晔.动车组转向架轴承可靠性分析与故障诊断的技术研究[D].中南大学,2011.
  [3]张火车.高速列车轴箱轴承故障仿真及试验研究[D].大连交通大学,2017.
  [4]郭磊,王艳辉,祝凌曦.动车组转向架系统故障模式及影响分析[J].铁道机车车辆,2013,33(06),97-100+104.
  作者简介:顾贺(1991-),男,吉林公主岭人,辽宁铁道职业技术学院铁道机车系教师,助教,研究方向:车辆工程。
来源:《科技风》2019年26期
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