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114总411期2016年第33期（11月 下）轨道交通国内外铁道车辆车轴标准分析夏晓强（北京交通大学，北京 100044）摘要：依据《机车车轴技术条件》生产车轴为例，重点从加强标准化宣传与培训工作，改进宣贯模式、提高贯标效果，加强标准执行情况的监督等方面，阐述了企业强化标准实施效果的具体做法。
从设计、制造、检验等方面对国内外铁道车辆车轴标准进行了分析并提出了改进策略。
关键词：机车车轴；AAR 标准；铁道车辆中图分类号：U270.61文献标识码：B0 引言近年来，随着国际化进程的不断加快，生产标准的范围要求也越来越广。
目前，在国际上得到认可的生产车轴相关标准多达十余种。
符合这些标准的车轴远销世界各地，有些到了我国，有些直接销售到欧洲、美洲等地，在国际上拥有非常庞大的用户群体。
由此可见，在这样复杂的商业环境中，如何能够对产品标准进行规范，符合各国的使用情况，并且利用最先进的技术，很好地保证产品功能的使用，是企业在生产过程中需要考虑的问题。
基于这样的背景，文本对国内外铁道车辆车轴标准进行了分析和研究。
1 车轴标准体系轮轴部分的标准主要指的是AAR 标准，它分为两册，该标准既对车轴的相关尺寸和参数进行了规定，也对车轴的生产材料类型进行了规定。
1990年之后，AAR 标准进行了重新修订，其中的非热处理钢等材质被删去，而F 类材质则被保留下来。
此外，还有回火处理、淬火以及正火等H 类，也被保留了下来，形成了如今使用范围较广的一种标准。
2 车轴设计标准比较⑴我国车轴标准按前苏联的方式分为形式尺寸和技术条件2项标准。
目前我国铁路车辆车轴使用的50钢的标准是TB/T2945-1999（50钢与AAR 的F 类钢相同），新造车辆已经不再使用40钢。
⑵TB/T169-2007《铁道车辆车轴型式与基本尺寸》中的RB2、RD2、RE2A 和后来设计的RE2B （RE2B 与RE2A 的区别是缩短了载荷中心到轴肩的距离）分别与AAR 的B 、D 、L 型滚动轴承车轴对应。
重载提速下铁道车辆轴承的故障剖析摘要：随着重载及提速，铁道车辆运行安全备受重视，车轴用轴承的滚动轴承化成为必然。
车辆滚动轴承质量的好坏直接影响着铁道车辆运行安全和经济效益。
在此背景下，本文将对铁路货车车辆滚动轴承的主要故障产生的原因、现象进行剖析，以期提高铁道车辆检修人员对车轴用轴承的发展、故障分析、诊断和精准维修技能要求等的高度认识，促进铁路货车运输工作的发展。
项目名称：2021年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2021KY1388）关键词：铁道车辆；车轴；滚动轴承；故障剖析轴承在铁道车辆上被广泛采用，例如车轴、齿轮装置、辅助机械、主电动机、发动机等等。
车轴轴承是安装在车辆转向架重要部件轮对中车轴的两端（如图1），其工作性能的好坏，直接影响车辆运行的安全。
目前，我国铁道车辆车轴轴承绝大部分都对原采用的滑动轴承改装完成，实现了滚动轴承化。
图1 轴承的安装部位一、车轴轴承应用发展简述铁道车辆最早使用的是滑动轴承。
虽然滑动轴承具有结构简单、制造和维护方便，且具有承载能力大（面接触），抗冲击能力强、噪音小，径向尺寸小和维护方便等特点而得到广泛应用。
但是，由于结构的限制，当车轴静止时，滑动轴承轴颈与轴瓦间配合间隙很小甚至两者直接接触，此时，润滑油膜很薄或没有油膜。
开始旋转后, 附在车轴上的润滑油呈楔状吸入到车轴与轴瓦间，形成完全液体润滑油膜并承受载荷将轴承托起。
因此，在良好的旋转状态下，车轴与轴承摩擦、磨损小，列车运行阻力也很小。
但在车轴刚起动或以极低速运行时，由于油膜尚未完全形成，车轴与轴承的摩擦很大, 故起动阻力也很大，如果还有散热不良、漏油等因素影响，极易发生烧伤车轴甚至“抱轴”故障，危及车辆运行安全。
我国铁路机车车辆轴箱上，装用滚动轴承的历史并不长。
1958年前，只有少量日伪留下来的胜利7型和胜利8型蒸汽机车以及从苏联进口的客车装用了SKF的轴承。
1958年，在轴承厂的大力协助下，我国独立设计制造的内燃机车、电力机车和新型客车全部装用了国产的滚动轴承，同时改装原有客车滑动轴承，出现了车辆滚动轴承化的新局面。
铁路货车车轴标记5.1.1包括车轴制造标记、轮对组装标记和特殊标记。
5.1.2车轴标记刻打位置5.1.2.1在车轴两端面上，以轴端中心孔中心与轴端三个螺栓孔中心的假想线及其延长线将轴端分成三等分，构成三个扇区，如图5-1所示。
图5-1 车轴标记分区示意图5.1.2.2车轴标记须按规定刻打在某一扇区内。
5.1.3车轴制造标记5.1.3.1 车轴钢冶炼熔炼号：阿拉伯数字或阿拉伯数字和字母组成，如D1006048，字高7㎜。
5.1.3.2 车轴钢钢种标记：1个字母，字高7㎜，打在熔炼号后面，LZ50钢钢种标记为“W”，LZ45CrV钢钢种标记为“H”，LZ40钢钢种标记省略。
5.1.3.3 车轴制造（锻造）单位代号：3位阿拉伯数字或字母，如114，字高7㎜。
5.1.3.4 车轴锻造年月：年、月分别用2位阿拉伯数字表示，如1012，字高 7㎜。
5.1.3.5 车轴锻造顺序号（轴号）：用1～6位阿拉伯数字表示，从1～999999循环刻打；如22772，字高7㎜。
2015年之前生产的LZ45CrV钢车轴用5位阿拉伯数字表示，从00001～99999循环刻打。
5.1.3.6 车轴方位标记：“左”字标记，字高7㎜。
5.1.3.7 车轴轴型标记：用字母及阿拉伯数字表示，如RF2 、RE2B、RD2等，字高7㎜，角标字高5㎜。
5.1.3.8 车轴制造超声波穿透探伤检查钢印标记：“↑”，高10㎜。
5.1.3.9 超声波穿透探伤工作者的责任钢印标记：“”，“C”字高5㎜，超探工作者编号“1”字高3㎜，三角形框高8㎜，下底宽10㎜。
5.1.3.10 车轴制造标记须集中刻打在轴端的某一扇区之内并永久保留，排列位置如图5-2所示。
图5-2 车轴标记示意图5.1.4轮对组装标记5.1.4.1 轮对组装及组装单位标记：“×××”，矩形框长12mm，高7mm，框内刻打轮对组装单位代号，字高5mm，如131。
铁道车辆车轴锻造及热处理技术摘要：介绍了铁路车辆50钢车轴的锻造、热处理主要工艺流程，重点阐述了车轴在锻造与热处理工艺中所采用的技术及设备。
关键词：50LZ钢；车轴；锻造；热处理车轴是铁路车辆运行部门的重要组成部分，其质量状况与铁路运输安全直接相关。
自中国成立初期以来，铁路车辆一直使用40钢轴。
由于钢轴的疲劳强度低，其使用期限短，轴压缩部件容易产生横向裂纹，不能满足目前高列车速度和大体积的发展要求。
为满足铁路发展的需要，铁道部根据国内物资，生产设备和技术实力，指定LZ50轴钢（以下简称50钢）钢坯作为铁路提速车专用轴，并参考一些先进国家的车轴化学成分和技术。
在锻造过程中锻造需要钢坯，液压锻造和其他先进的锻造装置。
在50钢轴热处理过程中，需要两个正火和一个回火过程。
在我国某工厂轴生产项目的设计中，采用上述新技术，配备国内先进成熟的设备，积累了一定的经验，以改善未来的轴生产工艺。
一、50钢车轴锻造及热处理工艺流程车轴锻造工艺流程：轴坯锯切下料→轴坯加热→车轴锻造→车轴热矫直及打钢字→车轴锻后冷却→车轴锯切两头车轴热处理工艺流程：车轴一次正火加热→车轴一次空冷→车轴二次正火加热→车轴二次空冷→车轴回火→车轴回火后冷却→车轴铣端面及取样做金相和机械性能试验（对带试棒的车轴）二、车轴制造、检验和试验标准比较现在国内铁道客货车车轴一般采用TB/T2945-1999。
该标准等效使用AARM101-1990，其中规定了车轴钢化学成分、机械性能、微观组织、热处理方法、探伤验查、验收和记录等，还规定了二次正火和一次回火的热处理工艺。
EN13261-2010规定了EA1N、EA1T和EA4T3不同材质和工艺车轴的化学成分、机械性能、微观组织、疲劳性能、几何尺寸公差、超声波探伤、残余应力以及防护标记，并给出了检测方法。
其中，EA1N和EA1T材料成分相同，为碳素钢，EA4T为合金钢；EA1N进行正火处理，EA1T和EA4T进行淬火处理。
高铁车轴的设计原理
高铁车轴是高速列车重要的承载组件之一，其设计及制造质量直接关
系到高速列车的舒适性和安全性。
为了保障高铁列车运行的安全性，
高铁车轴必须具备强度高、非常规情况下的疲劳性能好、耐腐蚀性好
等特点。
1.车轴的强度设计
高铁车轴直径一般在100-125毫米之间，制造材料为高强度轴承钢。
高强度轴承钢材质的合理选用，不仅可以大小尺寸控制得当，并且材
质的抗拉强度、屈服限应力、延伸率等抗拉性能与扭转性能完全可以
满足高速列车的运行要求。
2.车轴的疲劳寿命设计
在高速运行过程中，高铁车轴不可避免地会受到夹杂、泄漏小孔等多
种因素的影响。
在车轴的疲劳测试中，还要考虑各种应力状态的因素。
对于疲劳寿命测试所得到的数据，并不能直接套用到高速列车的实际
运行当中，必须通过相关的去除影响因素技术，获取可靠的数据。
3.车轴的材料选择
高铁车轴必须要具有耐腐蚀、疲劳耐久性好等特点。
当前国内车轴制
造业的重点材料还是调质钢，其物理、化学性能都符合高速列车制造
的要求。
4.车轴的表面处理
车轴表面处理方式根据实际需求来选择，其中包括化学氧化处理、磷
化、硬轧及特殊技术处理等。
这些工艺的选择也要考虑到对环境和人们的侵害。
总之，高铁车轴的设计原理各方面情况都得到了细致的考虑和研究，当前新型材料的开发与引进、车轴工艺技术的进一步提高已经发挥巨大作用，不断提高了车轴的制造质量和技术水平。
在未来，随着新材料的使用和新技术的应用，车轴的制造和研究将会不断在新的高度上展示其魅力和实际价值。
铁道车辆车轴强度设计方法作者：刘会英， 张澎湃， 米彩盈作者单位：刘会英(青岛四方车辆研究所有限公司研究试验部,山东青岛266031)， 张澎湃,米彩盈(青岛四方车辆研究所有限公司研究试验部,山东青岛 266031)本文读者也读过(10条)1.刘新明.LIU Xin-ming浅谈铁道车辆车轴[期刊论文]-铁道车辆2010,48(1)2.周素霞.谢基龙.宋占勋.Zhou Suxia.Xie Jilong.Song Zhanxun影响车轴疲劳强度关键因素的研究[期刊论文]-机械制造2008,46(1)3.刘会英.张澎湃.米彩盈.LIU Hui-ying.ZHANG Peng-pai.MI Cai-ying铁道车辆车轮强度设计方法探讨[期刊论文]-铁道学报2007,29(1)4.石冢.弘道转向架构架及车轴的强度与无损探伤[期刊论文]-国外铁道车辆2000,37(5)5.李国义.郝丽丽.LI Guo-yi.HAO Li-li抽油杆杆体表面裂纹应力强度因子的研究[期刊论文]-中国石油大学胜利学院学报2007,21(3)6.段敬黎.祝效华.邓福成.DUAN Jing-li.ZHU Xiao-hua.DENG Fu-cheng抽油杆柱疲劳失效的热处理因素分析[期刊论文]-石油矿场机械2009,38(11)7.汪平.姜明波.董顺永.孙祥显.付饶.岳为抽油杆柱应力测试与数据分析[期刊论文]-石油机械2006,34(5)8.李良福.Li Liangfu弯曲方法对圆筒残余应力影响的研究[期刊论文]-锻压技术2000,25(5)9.刘德刚转向架构架疲劳强度设计的几个问题[会议论文]-200810.唐道武.TANG Dao-wu机车车轮多轴疲劳强度安全评定的研究[期刊论文]-内燃机车2008(7)本文链接：/Conference_7144786.aspx。
铁道车辆的车轴
车轴是轮对的主要配件，它除了车轮组成轮对外，两端还要与轴箱油润装置配合，保证车辆安全运行。
按其使用轴承的不同，车轴分为滑动轴承车轴和滚动轴承车轴。
目前，我国铁路货车轮对绝大部分都采用滚动轴承及滚动轴承车轴，但也有极少数车辆还在使用滑动轴承车轴及滑动轴承(一般为重载车辆所使用)。
一、车轴各部名称及功用
(一)滚动轴承车轴
滚动轴承车轴如图1-2所示。
图1-2 滚动轴承车轴
1－中心孔；2－轴端螺栓孔；3－轴颈；4－卸荷槽；5－轴颈后肩；6－防尘挡圈座
7－轮座前肩；8－轮座；9－轮座后肩；10－轴身；11－轴端倒角
1．中心孔：加工车轴和组装、加工轮对时机床顶针孔支点，并可以作为校对轴颈、车轮圆度的中心。
2．轴端螺栓孔：安装轴承前盖或压板，防止滚动轴承外移窜出，如图2-2(b)所示。
3．轴颈：安放轴承，承受垂直载荷。
4．卸荷槽：为磨削轴颈时便于砂轮退刀，起退刀槽的作用，可以减少轴承内圈组装后与此处相互间的接触应力，有利于提高此处的疲劳强度，如图2-2(c)所示。
5．轴颈后肩：轴颈与防尘挡圈座间的过渡圆弧，可防止应力集中。
6．防尘挡圈座：安装防尘挡圈并限制滚动轴承后移。
7．轮座前肩：防尘挡圈座与轮座之间的过渡圆弧，可防止应力集中。
8．轮座：固定车轮，是车轴的最大受力部分。
9．轮座后肩：轮座与轴身之间的过渡圆弧，可防止应力集中。
10．轴身：车轴中间连接部分。
11．轴端倒角：轴端部设有1:10的倒角，其作用是在压装滚动轴承时起引导作用。
(二)滑动轴承
滑动轴承车轴与滚动轴承车轴各部名称与功用基本相同，所不同的有以下几点：
1．增设轴领：主要是防止轴瓦外移。
2．轴颈：安装滑动轴承的轴瓦。
3．没有轴端螺栓孔。
4．没有卸荷槽。
二、货车车轴型号
铁道部在新修订的车轴形式尺寸标准(GB 12814-1991)中，规定我国铁路货车用标准型滚动轴承车轴有四种，即RB2、RC2、RD2、RE2型滚动轴承车轴；标准滑动轴承车轴中现在还存使用的有四种，即D、E、F、G型滑动轴承车轴。
滑动轴承现在主要用于重载车辆上，因此滑动轴承车轴都是大轴重车轴。
各型货车车轴的轴重、各部主要尺寸和车轴的基本尺寸如表1-1、表1-2、表1-3及图1-3所示。
表1-1
表1-2
表1-3
图1-3 RB2、Rc2、RD2、RE2型车轴
二、车轴材质
车轴采用优质碳素钢，如平炉钢或电炉钢钢锭或专门的车轴钢坯加热锻压成型，经过热处理（正火、或正火后再回火）和机械加工制成。
车轴钢的化学成分应符合表1-4的规定。
车轴热处理后，其机械性能应符合表1-5的规定。
在金相检查时，其晶粒度应为5～8级。
表1-4 车轴钢的化学成分（%）
表1-5 车轴钢机械性能
车轴钢钢种
抗拉强度σs （MPa ）
伸长率δ
5
（l=5d%）
冲击韧性（N ·m/cm 2
） 四个试样平均值 个别试样最
小值
不 小 于
40钢
≥549～569
22 59 39 >569～598 2l 49 34 >598
20
39
29
车轴钢钢种 车轴最大 σb
σs
δ5（δ4）
％ 断面收 冲击韧性（N ·m ／cm 2
） 直径（mm ） N ／mm 2
缩率ψ% 四个试样平均值
个别试样最
小值 50钢
≤200
≥605
≥344
≥22（20）
≥37
≥39
≥29
车轴钢
钢种 碳
锰
硅
磷
硫
铬
镍
铜
不 大 于 40钢 0.37～0.45 0.50～0.80 0.15～0.35 0.040 0.045 0.30 0.30 0.25 50钢
0.47～0.55
0.60～0.90
0.15～0.35
0.035
0.035
0.30
0.30
0.25
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