客车热轴原因分析与对策论文.pdf
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1、目 录摘要.1一.概述.21.1引言.21.2“热轴”.21.3热轴 分类.2二.轴 承的 结 构.32.1轴 箱 油润装 置.32.2滚动轴 承的 工作原理.32.3圆柱滚子轴 承的 结 构.32.4滚动轴 承的 常见 故障.4三.热轴 原因分析.63.1热轴 客车 轴 承检测情况.63.2不合格轴 承.63.3轴 承的 内圈的 破 裂 及裂 纹.63.4左右轮 径差.73.5轴 箱 定位状 态.73.6轮 对运 行 中踏 面 剥离、擦伤后继 续 运 行.73.7构架结 构尺寸误 差.73.8车 体支撑结 构.73.9其他原因.8四.对客车 热轴 的 预 报.94.1客车 用 集 中轴 温报
2、警 器.94.2红 外轴 温探测系 统THDS-A概述.9五.客车 热轴 的 改进 措施.11六.参考 文献.13IThis doc u ment is produ c ed by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.c om for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文摘摘要要客车 轮 对热轴 是铁 路 客车 运 行 的 重 要 故障 之一。随 着 全路 大面 积 提速,客车 轮 对热轴 故障 越 来越 多,已严重 危及行 车 安全。文章 从轴 承的 结 构及工作原理 入手,进 一步分析
3、了客车 轴 承热轴 故障 发生 的 原因;以及为了消灭客车 轴 承热轴 现 象 的 发生,我国车 辆 部 门 采 取的 相 应的 监 控设 备与措施;为了提高 轮 对轴 承的 检修质 量,确 保轴 承在检修质 量 保证 周期内不发生 质 量 问 题,提出相 应的 处理 办法及预 防 措施。关键 词:轴 承 热轴 原因分析 建议 预 防 措施This doc u ment is produ c ed by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.c om for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论
4、 文一.一.概概述述1-1引引言言铁 路,作为我国主要 运 输 方式,现 在正处于一个发展的 高 峰期,铁 路 无小事,安全是其中的 重 中之重。客车 轮 对热轴 是铁 路 客车 运 行 的 重 要 故障 之一。随 着 全 路 大面 积 提速,客车 轮 对热轴 故障 越 来越 多,已严重 危及行 车 安全。近 一段时间 陆 续 有客车 发生 热轴 的 现 象,轴 承温升在部 规 定的 安全限 度值左右,运 用 部 门 进 行 了甩 车 处理。热轴 的 车 辆 有25G型、25K型车,车 辆 型式和转 向架型号各不相 同。因此,需 要 对出现 的 问 题 及时进 行 调 查分析,积 累 相 关数
5、据,为运 用 和检修提供技 术支持,以确 保车 辆 运 行 的 安全性、可靠 性。1.2“热热轴轴”“热轴”是那 些温度异常高 的 轴 承轴 箱,轴 承工作过 程 中由 于各种 原因使温 度升高,有的 是正常的 运 转 热,有的 则是由 于非 正常工作或者 轴 承发生 故障。车 辆 在运 行 过 程 中,轴 瓦 与轴 相 互摩擦产生 热量,热量 通 过 传导、对流和辐 射传到 轴 箱 散入大气。在正常情况下,车 辆 起 始运 行 时,轴 承温度常要 上升,运 行 一段 时间 后,摩擦产生 的 热量 和散入大气的 热量 达 到了动平衡,温度就保持基本不变。影响这 个热平衡 的 因素 很多,如环
6、境温度的 变化,自 然条件的 变化,轴 承类 型的 不同,车 速 的 快慢等。3热热轴轴分分类类宜前,我国铁 路 运 行 车 辆 采 用 的 轴 承主要 有两大类 型,一类 是滚动轴 承,另 一类 是滑动轴 承。滚动轴 承和滑动轴 承的 结 构和工作原理 决定了它们运 行 时所表 现 出来的 热特 性是不相 同的。由 于两种 类 型轴 承的 差别,它们的 正常轴 温和异常 轴 温的 温度也相 同,因此在热轴 判别时采 用 的 热轴 判别标准也不相 同,所以在热 轴 判别之前必须 行 滚动和滑动轴 承的 区分,不同的 轴 承类 型对应不同的 热轴 判别 标准。同时在滚滑热轴 判别就是要 将可能
7、的 热轴 从正常的 运 转 热轴 箱 中识 别出来,并分为三个主要 等 级(微热、强热和激热)分别处理。微热级 是故障 的 初级 阶 段,这 时可以沿线 跟 踪 观 察,作非 停车 处理。强热级 是事故形成阶 段,必须 立 即采 取 措施以免轴 承永久性毁坏,造 成事故。激热是故障 到末期必须 立 即停车 检查。轴 的 准确 预 报是列车 安全行 车 和正常调 度的 重 要 依据。2This doc u ment is produ c ed by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.c om for more informati
8、on湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文二.轴 承的 结 构2.1轴箱轴箱油润油润装置装置轴 箱 油润装 置 是铁 路 车 辆 的 重 要 组 成部 分,它不仅将车 辆 的 重 量 传递 给 轮 对,而 且不断地保持轴 承的 正常润滑,使车 辆 不间 断地运 行。如果轴 箱 油润装 置 发生 故障,轻 微的 会延误 行 车,严重 的 会使轴 颈 因激烈磨 损而 折断,造 成严 重 事故。因此,车 辆 检修人员应严格加强对轴 箱 油润装 置 的 维 护和检修,切实 防 止燃 轴 事故,确 保行 车 安全。车 辆 的 轴 箱 油润装 置 有两种 型式,即滑动轴 承轴 箱 油润装 置 和滚动
9、轴 承轴 箱 油润装 置。我国的 客车 车 辆 以全部 采 用 滚动轴 承轴 箱 油润装 置。客车 用 滚动轴 承 轴 箱 装 置 根据密封形式不同,分为橡胶 迷 宫式和金 属迷 宫式两种,这 两种 密封形 式的 轴 箱 装 置 都 具有较 好的 密封性能。2.2滚滚动动轴轴承工承工作原作原理理运 动物 体与支承物 之间 的 接触 点是在不断地变化的 摩擦叫滚动摩擦。滚动轴 承的 摩擦就是属于这 种 摩擦。滚动轴 承一般 由 外圈、内圈、滚动体(滚子)、保持架组 成。滚动轴 承是借助 于在内、外圈之间 的 滚动体滚动实现 传力和滚动的。内圈紧 配 合于轴 颈 上,外圈 与轴 箱 之间 允许 有
10、少许 的 转 动,当车 轮 转 动时内圈随 轴 颈 转 动,同时带动保持架 与滚动体转 动,滚动体一方面 沿内外圈滚道 作公转,另一方面 绕 自 身 轴 心作自 转,它们之间 的 接触 点是在不断变化的,零 件之间 没有滑动摩擦,因此其摩擦阻 力小,这 是滚动摩擦主要 特 点。滚动轴 承有径向游隙 和轴 向游隙,以保证 滚动体能 自 由 转 动。保持架用 以维 持各滚动体之间 的 位置,防 止歪斜和相 互碰 撞,保证 滚动体 能 沿滚刀均匀分布。2.3圆柱滚子圆柱滚子轴轴承承的结的结构构铁 路 车 辆 用 滚动轴 承均配 置 在簧 下,除 承受车 辆 载 荷 外,还 直 接承受着 轮 轨 间
11、发生 的 振动、冲击,其可靠 性直 接关系 行 车 安全。因此,要 求轴 承耐 振、耐 冲 击、寿命高、维 护检修方便而 且要 有较 小的 尺寸和重 量。所以铁 路 车 辆 轴 承均设 计 为非 标准系 列的 形式,并多采 用 滚动体为向心滚子的 轴 承。我国铁 路 客车 车 辆 主要 采 用 圆柱滚子轴 承。圆柱滚子轴 承一般 由 内圈、外圈、滚动体(滚子)、保持架组 成,外圈两侧带 有挡边,内圈只有一侧有固定单挡边(或活动平挡圈),保持架、滚动体和外圈组 合成一个组 件,与内圈可以互相 分离。1、内圈内圈与轴 颈 为过 盈 配 合,外圆周面 为滚道。2、外圈夕【圈与轴 箱 筒 体为间 隙
12、配 合,外圈内滚道 面 为滚道,且两边 都 有固定挡边。3、滚子滚子为圆柱形,为了使滚子受力后应力均匀分布,滚子两端 允许 按双点线(6 18.5mm)制做平端 面,平端 面 的 表 面 粗 造 度为,并可制作4)14mm,深1mm的 凹 穴。滚子采 用GCrl5轴 承钢,电 渣重 熔 法制造,并采 用 马 氏体淬火、回火方法进3This doc u ment is produ c ed by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.c om for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文行 热
13、处理,表 面 硬 度5963HRC。滚子承受载 荷 并产生 滚动作用,滚子处于轴 径 水平中心线 上侧时受力,处于下侧时不受力。4、保持架保持架采 用ZCuAlioFC3Mn2或ZcuA1Fc3整体拉孔制成,其作用 是保持滚子沿 滚道 均匀分布,不发生 偏斜,从而 合理 分布载 荷。滚子从保持架兜孔外侧放入保 持架正常位置 后再向内移 动一段距 离,但不能 从兜孔内侧脱 出,使滚子装 入后整 体外圆直 径小于外圈挡边 内径。然后套上外圈,再装 进 内圈,使轴 承成为一个整 体。2.4滚滚动动轴轴承承的的常常见见故故障障滚动轴 承轴 箱 油润装 置 尽管 故障 较 少,但由 于材质、安装、搬运、
14、振动、受 力等 原因,也会出现 各种 故障,这 些故障 都 会对行 车 安全造 成危害,因此,必须 掌握、了解 这 些故障 的 特 征及产生 原因,以便在检修中加以消除。滚动轴 承的 常见 故障 有以下种 类:1、裂 损轴 承内、外圈、滚子或保持架上所发生 的 裂 纹 破 碎 及局部 缺 损统 称 为轴 承的 裂 损。主要 原因是材质 或热处理 不良;轴 承在组 装 拆卸、清洗搬运 或运 用 中不慎 而 受到不正当冲击力;内圈与轴、外圈与轴 箱 或承载 鞍 配 合过 甚。2、电 蚀轴 承内、外圈滚道 面 或滚子滚动面 有凹坑或洗衣 板状 条沟损伤,这 是因电 流 通 过 滚子与套圈接触 面 时
15、,击穿 油膜 易产生 的 金 属熔 融 现 象,称 为电 蚀。主要 原 因是在转 向架或车 辆 上部 进 行 电 焊作业时,地线 未接在焊接部,附 近 电 流通 过 轴 承内部 发生 电 火花 打伤轴 承工作表 面。3、擦伤擦伤是轴 承内、外圈滚道 面 或滚子滚动面 上产生 的 一定长 度和面 积 乃至 全部 的 带周向擦纹 的 粗 糙 损伤。主要 原因是:润滑不良;轴 承游隙 过 小;轴 承内含有 杂质。4、麻 点麻 点是轴 承内、外圈滚道 面 或滚子滚动面 上产生 的 微小坑点,一般 直 径在 0.2mm左右,常成集 群 状 态。主要 原因是:材质 正常疲 劳;腐 蚀 或轻 微电 蚀;材质
16、 含有杂物;局部 过 负 荷,使接触 应力增大易造 成材质 早期疲 劳。5、辗 皮轴 承内、外圈滚道 面 或滚子滚动面 上由 于滚动疲 劳而 发生 的 鳞 片 状 的 金 属起 皮 现 象 称 为辗 皮。主要 原因是:材质 或热处理 不良;局部 外伤、锈 蚀、偏载 或过 载;材质 正常疲 劳破 坏。6、剥离轴 承内、外圈滚道 面 或滚子滚动面 上由 于麻 点辗 皮 等 缺 陷 继 续 发展易形成鳞 片 状 乃至 不规 则的 更大面 积 的 金 属剥落 现 象 称 为剥离。主要 原因是:材质 或热处 理 不良;局部 外伤、锈 蚀、偏载 或过 载;材质 正常疲 劳破 坏。7、压痕压痕 是轴 承内、
17、外圈滚道 面 或滚子滚动面 上呈现 的 边 缘 圆滑的 凹坑或条状 凹 痕。主要 原因是:材质 硬 度不够;轴 承内含有金 属或其它硬 性颗 粒;轴 承偏载 或 过 载。4This doc u ment is produ c ed by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.c om for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文8、锈 蚀锈 蚀 包括色 斑、蚀 刻、蚀 坑。色 斑是轴 承内、外圈滚道 面 或滚子滚动面 上由 于油脂 内所含水酸 引起 不规 则形状 的 表 面 变色,是尚无深度
18、的 轻 度腐 蚀 现 象。蚀 刻是比色 斑程 度稍 重,有比较 浅的 深度的 腐 蚀 现 象,常呈灰色 或浅黑 色。蚀 坑是 比蚀 刻程 度还 严重 的 呈黑 色 和一定深度的 腐 蚀 现 象,除 可呈不规 则形状 外也常呈 密集 点状。主要 原因是:油脂 内含有水分或酸;油脂 变质;轴 承清洗、存放不当。9、磨 耗磨 耗 系 指轴 承各件间 相 对滚动或滑动而 造 成的 材质 均匀消耗。主要 原因是:正常磨 耗;保持架变形或组 装 不正位;材质 硬 度不够。10、拉伤拉伤专指轴 承压入轴 颈 或从轴 颈 上拆下时在轴 颈 表 面 或内圈内径表 面 产生 的 机械性损伤。主要 原因是:装 卸轴
19、 承时,轴 承内圈内径表 面 或轴 颈 表 面 有硬 性杂 质;装 卸时不正位;密封座或内圈倒角 不良。1、碰 伤轴 承内、外圈或滚子表 面 产生 凹坑,一般 呈刻印状,这 种 局部 伤痕 称 为碰 伤。它不是受热影响的 机械性损伤。主要 原因是:因轴 承在组 装、拆卸、清洗、搬运 等 作业过 程 中与硬 物 碰 击所致。12、划伤轴 承内、外圈或滚子各部 产生 的 划伤,一般 呈轴 向、周向或其它方向的 线 状 凸陷。造 成划伤的 原因是:轴 承在组 装、拆卸、清洗、搬运 作业过 程 中,硬 物 侵 入零 件表 面,并有相 对移 动,或者 轴 承内部 不清洁、润滑脂 里 混有硬 性杂质。13
20、、变色轴 承内、外圈滚道 面 及滚子滚动面 的 局部 或全部 呈现 淡黄 色、黄 色、棕红 色 及紫 蓝 色 的 现 象,称 为变色。引起 变色 的 因素 有:轴 承发热可引起 热变色,热变 色 可以由 淡黄 色 直 至 紫 蓝 色;锈 蚀 和润滑脂 受热变质 可引起 的 变色 一般 呈淡黄 色、黄 褐 色 或棕红 色;电 蚀 也能 引起 变色。4、摩擦腐 蚀 是轴 承内圈与轴 的 配 合面 上产生 的 类 似锈 蚀、有褐 色 粉 末的 不太规 则的 面,具有一定的 深度和光泽。产生 摩擦腐 蚀 的 主要 原因是:由 于轴 承内圈与 轴 颈 配 合过 盈 量 不足,两金 属面 间 接触 压力不
21、够,当承受负 荷 时,在接触 面 间 产 生 微观 的 反复的 相 对滑动,造 成摩擦腐 蚀,这 种 腐 蚀 在轴 承内径和轴 颈 上同时产 生。5、蠕 变轴 承内圈与轴 的 配 合面 上产生 相 对滑移 甚 至 转 动,出现 有光泽的 面。蠕 变发 生 时,常伴有摩擦腐 蚀,材料松弛和内径扩大现 象。发生 蠕 变的 主要 原因是:轴 承内圈与轴 颈 配 合过 盈 量 不足;轴 承内圈材质 或热处理 不良;轴 承负 荷 过 大温升 过 高。16、烧附轴 承在发生 极严重 的 擦伤、咬伤时,套圈滚道 面 或内圈大挡边 滚子滚动面 或 大端 球 基面 出现 有热熔 性金 属粘 着 现 象,这 种
22、现 象 称 为烧附。烧附 发生 时,金 属 硬 度将降 低。发生 烧附 的 主要 原因是:轴 向游隙 过 小;润滑脂 缺 少或变质;润滑 脂 混有金 属粉 或其它杂质。根据现 行 规 定,凡发生 烧附 的 轴 承零 件不能 再使用,必须 报废。5This doc u ment is produ c ed by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.c om for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文三.三.热热轴轴原原因因分分析析3.1热热轴轴客客车轴车轴承检查情承检查情况况现 场对热轴
23、客车 轴 承情况进 行 了检查,主要 检查了热轴 车 辆 转 臂 及定位节 点、上下旁承的 磨 耗 状 态、心盘 销 的 磨 耗 状 态、牵 引拉杆节 点状 态。检查结 果表 明,轮 对左右轮 径差大概2mm,左侧轮 缘 磨 耗 量 较 右侧大。左右轮 轮 缘 厚度、踏 面 圆周磨 耗 量、轮 辗 厚度等 都 在运 用 限 度范 围内。轴 箱 压盖 正常,紧 固螺 栓无松动,轴 箱 定 位孔距 离 差符 合要 求,活动挡圈有明显的 磨 痕,油脂 过 热后干结,内有金 属粉 末,轴 向和径向间 隙 正常;制动盘 状 态符 合运 用 限 度。经 初步分析,构架结 构尺寸符 合检 修规 程 的 要
24、求;牵 引拉杆节 点之间 的 距 离、车 体倾斜量、空 气弹簧 高 度、构架两端 与轨 面 的 距 离 均在限 度值以内;转 臂 节 点外表 没有发现 裂 纹 开胶 等 现 象;油压减振 器没有漏油,螺 旋弹簧 状 态正常,空 气弹簧 状 态良 好,牵 引拉杆节 点、横向止挡等 没有出现 裂 纹 开胶 等 现 象;上旁承为不锈 钢,表 面 光滑,下旁承为高 分子摩擦材料,下旁承表 面 偶有凹坑和纵 向摩擦痕 迹。热轴 的 轮 对左右轮 大概有2mm的 轮 径差,静 态存在一侧高 一侧低的 倾斜,运 动过 程 中不平衡,轮 对有向半径小的 一侧横移 的 趋 势,当横向移 动量 带动轴 承运 动距
25、 离 超 过 轴 承轴 向间 隙 后,轮 径大的 一侧活动挡圈 与滚子端 面 接触,长 时间 摩擦情况下,造 成轴 温升高。发生 热轴 的25G型车,也有上 述 类 似的 情况。根据测试 数据和零 部 件状 态以及一系 悬挂定位情况,认 为轮 对左右轮 径差、转 臂 定位节 点状 态、轴 箱 定位状 态对车 辆 的 运 行 有较 大的 影响,在其它不利的 运 行 条 件下,有可能 造 成热轴。通 过 综 合情况,客车 轴 承热轴 原因分析如下。3.2不合不合格格轴轴承承不合格轴 承来自 于轴 承生 产厂家(1)对新轴 承入库前5%的 抽查,没有做到轴 承100%的 覆 盖 率;(2)在轴 承装
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