铁路货车车间滚动轴承检修方法优化研究.pdf

高速铁路新材料Advanced Materials of High Speed Railway第 2 卷 第 3 期2 0 2 3 年 6 月Vol.2 No.3June 2 0 2 3铁路货车车间滚动轴承检修方法优化研究周禄柠（中国铁路沈阳局集团有限公司 锦州车辆段，辽宁 锦州121000）摘要：针对铁路货车滚动轴承故障诊断方法现状进行调查分析，发现轴承外观检查阶段故障最多且存在故障漏检情况。为了实现检修作业的高效化，优化了不退卸轴承的检修方法，节省了轴承外观检查、转动检查、游隙测量3阶段的检查时间，且保证了轴承的检修质量。采用优化后的轴承检修方法工作效率提升26%以上，并通过运用优化后的轴承检修方法达到了预期效果。关键词：铁路通用货车；不退卸轴承外观检查；轴承质量；轴承检查中图分类号：U279.3+4 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.2097-0846.2023.03.013滚动轴承从1978年开始研发使用到2005年调整改进完成，随着国内铁路货车新技术、新材料、新工艺的投入，逐渐研发出适合我国铁路货车应用的紧凑型轴承1。现阶段，我国铁路货车通常使用的轴承是无轴箱双列圆锥滚子滚动轴承，相较于早期的滑动轴承而言，无轴箱双列圆锥滚子滚动轴承具有摩擦系数小(车辆启动阻力和运行阻力小)、安全性高(磨损小，发热量小且易散发，可减少热轴、热切轴的发生率)、转速高(允许运行速度高)、承载能力强(装载质量大)、使用效率高（车辆检修时间短、周转快、检修周期长）、维护成本低（检修时节省大量更换材料）、使用方便、维护简单、互换性强等优点，从而更符合我国铁路货车运行安全、快速、重载的要求2。尽管轴承质量得到大幅度提升，但仍存在危及行车安全的隐患，例如2021年16月，在对车辆轴温智能探测系统（简称：THDS）和车辆滚动轴承故障轨边声学诊断系统（简称：TADS）预报的 8 套轴承分解鉴定中，油脂变质1件、滚子环形条纹4件、内圈滚道剥离1件、内圈滚道环形条纹1件、外圈滚道环形条纹1件，若放任其继续运行，最终易造成热切脱轨。从日常检修情况来看，轴承会存在因意外或人为而造成的故障，例如磕碰伤、卡滞、轴向游隙大、电流通过等情况。为了杜绝故障轴承漏检情况发生，保障铁路货车的安全运行，深入贯彻铁路货车轮轴组装及检修“安全第一，预防为主，以质量保安全”的方针3，从现场实际出发，理论结合实际，最终目的是优化现有的铁路货车滚动轴承故障诊断检查法。1 现状调查 铁路通用货车无需考虑车厢内载物舒适性问题，因此走行部无轴箱装置，轴承直接通过承载鞍与转向架侧架连接。在铁路货车运行过程中轴承不但要承受轮对和转向架侧架之间产生的冲击载荷，而且还要承受车辆转弯时产生的轴向载荷,所以在日常检修工作中，须对轴承质量进行严格把关，避免装车之后因轴承故障漏检导致铁路货车脱轨事故发生，进而造成巨大的经济损失。1.1检修设备现况为加快实现设备的机械化、自动化、智能化，轮轴检修现场安装了2台配备扫描标志板信息、拍摄轴承及附件表面状态以及清理轴承外圈环带和密封装置表面的一体式设备，但在使用过程中会遇到下列问题：（1）标志板表面磨损严重时字迹不清或标志板表面凸凹不平，导致机器识别异常。（2）摄像头像素精度有限且位置固定，导致拍摄轴承及附件表面状态时画质不清晰，角度也受限，轴承密封装置尤其是内侧密封装置表面故障易漏检。（3）清理轴承外圈环带和密封装置油泥、锈垢的螺旋清理杆因自身过长、过细，经常出现折断、变形、不正位，且异物清理不彻底。此外，全程用机器操作，现场经常出现“后方班组被下轮线堵住，前方班组无轮可干”的情况。1.2检修流程检查轴承前须先进行轮轴外观检查和轮对尺寸测量，因为轮轴有电流通过、擦伤或局部凹陷超限、剥离文章编号：2097-0846（2023）03007005收稿日期：20220823；修回日期：20221230作者简介：周禄柠（1997），男，助理工程师。E-mail：第 3 期周禄柠：铁路货车车间滚动轴承检修方法优化研究或缺损超限以及轮辋厚度超限等情况时均会导致轴承需要退卸。检查轴承后方可进行信息录入、退卸轴承编号、轮轴开盖、轴端信息检查以及轴承退卸等工作，其中轴端信息检查会通过判定车轴使用时间是否到限来卡控轴承是否需要退卸。1.3工艺文件以 TG/CL 2242016 铁路货车轮轴组装检修及管理规则（铁总运2016191号）3和 铁路货车轮轴组装检修及管理规则（附件）4内容为基准，根据现场实际情况编制本岗位的作业指导书。作业指导书中规章条例记录得很全面，但是作业步骤以及故障实例编写得还不够详细。2 轴承检修现况 2.1轴承典型故障中国铁路沈阳局集团有限公司锦州车辆段（简称：锦州车辆段）滚动轴承检修作业中发现的主要故障有：螺栓磕碰伤，见图1（a）；防松片损伤，见图1（b）图1（d）；外圈破损，见图1（e）；密封装置损伤，见图1（f）图1（i）；后挡故障，见图1（j）图1（m）。2.2近期故障轴承统计为了方便完善后续的检查流程，实现滚动轴承全面检查，通过质量追溯将20182020年间除使用寿命到限须退卸以外的故障轴承按类型和数量进行统计，统计结果见表1。经过对近3年故障轴承数据进行统计分析，结合现场实际发现，轴承外观故障数量最多且种类繁杂，容易出现漏检；异音和卡滞故障数量较少且标准不定，还易存在导致误判的干扰因素；游隙超限故障数量最少且最直观，根据轴向游隙测量仪规范测量后的示数就能判定。2.3轴承现有检查方法TG/CL 2242016 规定轴承（包括外圈、前盖、后挡、轴端螺栓等）不得有裂纹、碰伤、松动、变形、电流通过和其他异状；密封装置不得有裂纹、碰伤、松动、变形、脱出、密封失效等现象；轴承不得有异音、卡滞等不正常现象；轴承轴向游隙不得大于0.75 mm。不符合规定的轴承须退卸3。因此检查轴承时须按外观、转动、游隙测量3阶段依次检查。2.3.1轴承外观检查阶段待一道轮轴停稳后，工作者须在首尾两端放置止木且止木须密贴车轮踏面。（1）检查标志板：使用手枪钻清除标志板表面灰图1轴承典型故障71高速铁路新材料第 2 卷尘、锈垢。目测标志板内容是否清晰、轴承使用寿命是否到限、车轴使用寿命是否到限、车轴未到限者是否需要超声波探伤检查。（2）检查轴端螺栓：目测轴端螺栓标记是否清晰、使用寿命是否到限、轴端螺栓外观是否有磕碰伤；锤敲轴端螺栓端面判定是否有松动迹象。（3）以上两因素导致轮轴开盖的频率最高，若无问题则须重点检查以下部位外观状态：施封锁：目测施封锁标记是否齐全；手拉施封锁是否有断股、错装、开锁等异常现象。防松片：目测防松片是否有变形、破损、止耳密贴不符合规定等异常现象。前盖：圆周目测前盖是否有裂纹、磕碰伤、变形等异常现象；锤敲前盖判定是否有松动迹象。密封装置：转动目测密封装置是否有裂纹、磕碰伤、变形、窜出、甩油等异常现象；手掐密封装置判定是否有松动迹象。轴承外圈：转动目测轴承外圈是否有裂纹、磕碰伤、变形、破损等异常现象。后挡：圆周目测后挡是否有裂纹、磕碰伤、变形、通气栓孔未堵实等异常现象；锤敲后挡判定是否有松动迹象。2.3.2轴承转动检查阶段轴承及附件外观状态检查合格后，在轴承外圈(任意一处)和轮辋外侧面（每隔120一处）上涂打“”检查起始标记。轮轴每转动120诊断轴承1次，轴承每次左右转动不少于3圈，判定轴承内部是否有异音、卡滞等异常情况。2.3.3轴向游隙测量阶段轴承转动检查合格后，工作者使用轴向游隙测量仪测量轴承轴向游隙：（1）将轴向游隙测量仪置于轴承外圈上。（2）扳动手柄（凸轮夹紧轴承外圈），轴向向后扳动定值扳手至扳手自动打响（达到预定力矩）。（3）拉动百分表顶杆（使其触头与轮毂外端面垂直，防止测量过程中因触头晃动而影响测量结果）。（4）调整百分表外转盘至零位（方便计算）。（5）轴向向前扳动定值扳手至扳手自动打响（达到预定力矩），此时百分表读数为轴向游隙值。（6）松开手柄，取下轴向游隙测量仪。工作者根据轴向游隙值判定轴承轴向游隙是否超限。2.3.4标记涂打（1）检查后判定合格：在对应车轮轮毂外径面使用白色蜡笔画“人”字标识。（2）检查后判定退卸：在对应车轮辐板外侧面使用白色蜡笔画“T”字标识，并在辐板内侧面标注退卸原因。2.4现有检查方法的不足（1）施封锁。检查分3次拉动，不能保证隐藏在轴端螺栓锁孔内的部分完全显露出来。表1轴承常见故障统计表检测阶段外观检查转动检查游隙测量轴承故障年度占比/%轴承年度检修数量/个故障施封锁开锁轴端螺栓损伤轴端螺栓松动防松片破损前盖松动前盖损伤密封装置松动密封装置损伤轴承外圈破损后挡松动后挡损伤轴承甩油电流通过轴承锈蚀轴承异音轴承卡滞轴向游隙大2018年故障数量/个22117148512149852731103062 1323073925131697 990故障占比/%0.52.60.31.90.33.30.211.80.70.26.847.70.71.620.70.30.44.562019年故障数量/个161291092713559501926083 914836893995898 204故障占比/%0.21.80.11.30.11.90.113.50.30.18.655.61.21.013.30.10.87.172020年故障数量/个91066101116031731452251 481696266495397 520故障占比/%0.33.30.23.20.15.10.15.50.40.27.247.12.22.021.10.31.73.2272第 3 期周禄柠：铁路货车车间滚动轴承检修方法优化研究（2）防松片。变形不大时，易遗漏。（3）前盖、后挡。检查这2个不能转动的附件时，以车轴中心线为基准，工作者需要俯身环绕附件检查1周，易发生腰部损伤。（4）后挡。检查是否松动时，使用检点锤敲击后挡护缘外径面。后挡内部无杂物时，使用检点锤敲击紧固的后挡时会发出“叮叮”的实心声，而敲击松动的后挡时会发出“铛铛”的空心声；但是当后挡内部有油泥等异物时，就不容易通过声音去判断后挡是否松动，且在敲击时容易使后挡变形。（5）转动。检查时轮轴每120诊断1次的目的主要是保证轴承内圈滚道面无死角检查。但是现场仅靠1人检查1条轮轴中的2个轴承时需要转动轮轴4次，费时费力。（6）轴承轴向游隙。轴向游隙测量仪的测量原理是前后扳动定值扳手时，百分表前后显示值的差值即为轴承的轴向游隙值。调整百分表到零位的好处是方便计算，但是缺点是调零的过程中定值扳手受力不均造成百分表指针晃动，从而影响测量精度。2.5轴承故障易漏检情况工作人员检查时未进行全方位手拉，导致施封锁断股处隐藏在轴端螺栓锁孔内，见图2（a）。外观检查时不仔细，导致磕碰伤未被发现，见图2（b）。外观检查时，轴承外圈转动过快导致电流通过处未被发现，见图 2（c）。工作者外观检查时，后挡故障处恰巧在下方，由于光线较暗及工作人员视野受限问题导致故障不易发现，见图2（d）。3 轴承检修方法优化 3.1检修方法的改进（1）施封锁检查手法问题，工作者可三指同时攥紧施封锁，水平左右拉动或转动手腕使藏在轴端螺栓锁孔内的部分施封锁露出来。相较于之前单指拉动施封锁，此检查手法能保证检查得更全面。（2）防松片是否变形尤其是起伏变形问题，工作者可在检查止耳密贴情况时用余光倾斜查看防松片与标志板之间是否有间隙，某处存在间隙就说明防松片变形。相较于之前垂直查看防松片，此方式能保证检查出扭曲变形或起伏变形的防松片。（3）前盖、后挡外观需要圆周全覆盖检查的问题，工作者可在轴承转动检查阶段判定轴承内部状态的同时，对前盖、后挡以及轴承外圈和密封装置的外观状态进行检查，既能做到检查环节不落项，又能做到检查过程更省力、准确。(4)后挡是否松动问题，工作者可在轴承转动检查阶段判定轴承内部状态前，用手掐住后挡进行顺时针或逆时针转动。后挡与防尘板座配合过盈量不符合规定时，人力即可使其转动，完全可以取代检点锤敲击检查。(5)轴承转动检查时每120诊断1次的过程中工作者费时费力问题，可通过转轮器辅助，原地转动轮轴的同时工作者即可检查轴承，实现轴承内部尤其是内圈滚道面表面状态的全面检查。(6)轴承轴向游隙测量，工作者可以在拉动顶杆保证百分表测量触头垂直于轮毂外端面后，先向后扳动定值扳手，记下数值（在零刻度逆时针180范围内的可采用相应负数），再向前扳动定值扳手，记下数值后与前一数值作差即可直接得到轴向游隙值。3.2方法优化成果轴承检修方法主要优化项目见表2，采用优化后的检修方法可以节省时间，提高故障检出率，见表3、表4。表3一道轮轴检查时间对比表2优化项目优化方向改进检查手法调整目测角度调换检查顺序更换检查方式安装辅助设备简化使用步骤优化内容检查施封锁时采用三指攥紧转动检查标志板边缘及与防松片间隙转动检查阶段检查前盖、密封装置、外圈、后挡外观状态检查后挡采用手掐转动方式转轮器辅助取代人力转动跳过调零环节，巧用负数图2轴承故障漏检情况轴承数量/个28时间/min改进前49改进后34效率提升/%30.6173高速铁路新材料第 2 卷4 结论 尽管使用设备检查能极大提高检修效率并节省人员体力，但手工方式检查能更好地应对状况多样的轴承进而保证轴承质量。结合现场实际情况针对轴承检修过程中遇到的问题进行优化后，成功解决施封锁、防松片、前盖、后挡故障易漏检、轴承内部故障易漏判等问题，并实现游隙测量精简化，进而使轴承外观检查、转动检查及游隙测量3阶段的效率均提高26%以上。通过采用优化后的轴承检修方法不仅节约检修时间、提高故障检出率，而且可以快速确定故障部件，使铁路货车滚动轴承故障诊断及时准确得到了保障。参考文献：1 刘吉远，柴小转.我国铁路货车滚动轴承的发展历程 J.铁道车辆，2005（10）：6-13.2 张署光.铁路车辆滚动轴承的质量检验 M.北京：中国铁道出版社，1991.3 中国铁路总公司.铁路货车轮轴组装检修及管理规则：TG/CL 2242016 S.北京：中国铁道出版社，2016.4 中国铁路总公司.铁路货车轮轴组装检修及管理规则（附件）：TG/CL 2242016 S.北京：中国铁道出版社，2016.Research on Optimization of Maintenance Method for Rolling Bearing of Railway Freight CarZHOU Luning（Jinzhou Rolling Stock Depot,China Railway Shenyang Group Co.，Ltd.，Jinzhou Liaoning 121000，China）Abstract：Based on the investigation and analysis of the current situation of fault diagnosis methods for rolling bearings of railway freight cars,it was found that the most faults were found at the stage of bearing appearance inspection.In order to achieve the high efficiency of maintenance,the maintenance method of the non unloaded bearing was optimized,which saved the inspection time of the three stages of bearing appearance inspection,rotation inspection and clearance measurement,and ensured the maintenance quality of the bearing.The working efficiency of the optimized bearing maintenance method was increased by more than 26%,and the expected effect was achieved by using the optimized bearing maintenance method.Keywords：railway freight car;non unloadad bearing visual inspectien;bearing quality;bearing inspection(责任编辑 问素彦)表4优化前后检查时间对比阶段外观检查转动检查游隙测量时间/s改进前32468改进后18345效率提升/%43.7526.0937.5074