铁路轴承常见故障分析
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铁路轴承常见故障分析
摘要：铁路轴承是列车走行部的关键活动部件，其工作性能直接关系到列车的行车安全，铁路轴承在高速、高温、重载的工作状态下，极易发生故障，本文结合多年工作经验，阐述了铁路轴承的分类及应用，总结了滚动轴承的常见故障形式，并对各类故障进行了分析，为后续铁路轴承故障的深入研究提供参考。
关键词：轴承；常见故障；分析研究
1.引言
铁路轴承是列车转向架的重要部件，相当于人体的“膝关节”——不仅是车轴与构架的活动关节，更承载着列车自重及其运行过程中的冲击负载。近年来，随着铁路列车技术的不断革新，高速化已成为大势所趋，铁路轴承的常态工况日趋恶劣，铁路轴承在机械效应和热效应的环境下高速运转，极易导致轴承部件产生缺陷，从而引发故障，轻则造成列车停运，重则导致列车出轨，带来严重的人员及财产损失，因此对铁路轴承故障的分析具有重大的意义。本文结合多年工作经验，阐述了铁路轴承的分类及应用，总结了滚动轴承的常见故障形式，对各类故障进行了分析，为后续铁路轴承故障的深入研究提供参考。
2.铁路轴承的分类及应用
铁路轴承主要应用于走行部的动力单元中，按照其安装部位不同，可分为轮对轴箱轴承、齿轮箱轴承、牵引轴承三类，如表1所示。由于铁路轴承不仅承载列车重量，还承受着列车运行过程中的冲击载荷，再加上高速、高温、高摩擦的极限环境，轴承选型尤为重要，滚动轴承以其易装配、耐摩擦、便于润滑等优点，成为铁路轴承的首选类型，铁路列车常用滚动轴承型号主要为42726QT、152726QT、197730等。以轮对轴箱轴承为例，如图1所示，轴承外圈和轴承基座固定安装在车轮上，对轴承各结构起到固定支撑作用。轴承内圈固定安装在车轴上，随车轴一起旋转。轴承内外圈之间的是圆柱形滚动体，通过保持架均匀定置在轴承的内外圈中间，通过圆柱形滚动体的滚动作用，将轴承内外圈之间的滑动摩擦转变为滚动体和内外圈之间的滚动摩擦，以降低旋转阻力。
表1 铁路轴承分类及作用
3.铁路轴承常见故障形式及分析
铁路轴承在自身生产过程中的制造缺陷、组装过程中的损伤以及运行过程中过载运转、润滑不良、外力影响、异物侵入等，都会造成轴承故障。按照故障的发生机理，可将其大致分为磨损类故障、疲劳类故障、变形类故障、腐蚀类故障、其他故障等。
3.1 磨损类故障
磨损类故障是铁路轴承最常见的故障类型，铁路轴承正常工作状态下，同时承受着来自内外固定圈、滚动体、保持架之间的滚动及滑动摩擦作用，再加上运行过程中的震动以及外界杂质的进入，这就使得磨损类故障具有渐变特点，随着工作时间的推移而愈加严重，轴承构件发成尺寸变形，组装间隙不断增大，最终导致轴承失去工作能力。 3.2 疲劳类故障
疲劳类故障是铁路轴承最主要且不可避免的故障类型，由于滚动轴承自身结构特点，轴承的内外固定圈和滚动体之间呈现线性接触状态，导致相互之间产生较大的接触应力，尤其在列车高速运行过程中，滚动体相对固定环做周期性高速旋转，再加上保持架精度、轴承组装精度、轴承润滑效果等的综合影响，在接触面最大剪切应力处形成疲劳龟裂，使得固定环和滚动体接触面上产生疲劳性裂纹和损伤，从而造成表面材质脱落。
3.3 变形类故障
变形类故障主要来自于外界因素的影响，是轴承在工作过程中受到外力和工况的影响，轴承组成单元发生塑性变形而产生的故障形式。主要表现为内外固定环歪曲、保持架折扭、滚动体变形等，使得轴承运行过程中震动和异响夹具、温度升高。
3.4 腐蚀类故障
腐蚀类故障主要包括化学腐蚀和电解腐蚀两种。化学腐蚀主要由轴承润滑油、空气中的水分等造成，电解腐蚀则是电流通过轴承构件造成的电熔腐蚀。腐蚀类故障会造成轴承内部配合面产生波纹状损伤、色变、穿孔等，随着时间的推移，演变为锈蚀、锈层等。
3.5 其他故障
铁路轴承的故障类型还包括：因密封圈损坏造成的密封失效故障、因重载运行或自身缺陷造成的断裂故障、因接触面温度过高而造成的胶合故障、因装配不良或使用不当而引起的保持架损坏故障以及烧伤、卡伤、游隙变大等。
4.总结
在当前铁路列车不断提速的背景下，铁路轴承的的故障分析尤为重要。本文首先介绍了铁路轴承的分类，列举了轮对轴箱轴承、齿轮箱轴承、牵引轴承的作用以及选型等，并以轮对轴箱轴承为例，阐述了铁路轴承结构及安装形式；然后从轴承故障的发生机理出发，着重分析了铁路轴承磨损类故障、疲劳类故障、变形类故障、腐蚀类故障及其他类故障的成因、表现形式等，为后续进行铁路轴承故障的深入分析打下了基础，为铁路轴承故障的预防提供了参考。
参考文献：
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