關(guān)于鐵路貨車(chē)滾動(dòng)軸承壓裝曲線(xiàn)初始端“起尖”問(wèn)題的淺析

李國(guó)偉

摘 要：RE2B輪對(duì)在壓裝353130B軸承時(shí)壓裝曲線(xiàn)初始端經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“起尖”問(wèn)題。本文針對(duì)軸承壓裝曲線(xiàn)初始端的起尖問(wèn)題，從軸承與車(chē)軸的硬度比較、軸承壓裝對(duì)中找正、軸承壓裝過(guò)盈量、軸承與輪對(duì)接觸時(shí)的液壓沖擊以及各個(gè)軸承造修工廠(chǎng)的新造軸承比較等幾個(gè)方面進(jìn)行了原因分析；并對(duì)軸承壓裝初始端起尖大小對(duì)軸承壓裝質(zhì)量的影響程度和控制措施進(jìn)行了分析和論述。

關(guān)鍵詞：RE2B輪對(duì)；軸承；壓力曲線(xiàn)；問(wèn)題；分析

中圖分類(lèi)號(hào)： U279 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）11-165-2

1 “起尖”現(xiàn)象及相關(guān)情況介紹

1.1 “起尖”現(xiàn)象

從2006年開(kāi)始，由于鐵路產(chǎn)品升級(jí)換代，鐵路貨車(chē)由之前的21噸軸重增加為25噸軸重，車(chē)軸軸型也由RD2向RE2B轉(zhuǎn)變過(guò)度。但隨著軸型的轉(zhuǎn)變，同時(shí)暴露出新的問(wèn)題。在軸承壓裝時(shí)，尤其是在壓裝RE2B型車(chē)軸所用軸承時(shí)，《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》有時(shí)會(huì)出現(xiàn)“起尖”問(wèn)題。

“起尖”現(xiàn)象是指《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》中在軸承開(kāi)始接觸到車(chē)軸時(shí)，壓力值出現(xiàn)突然增大，并且高于其后的正常壓力值的現(xiàn)象。起尖位置和形狀示意見(jiàn)圖1

RD2型輪對(duì)壓裝軸承時(shí)也會(huì)出現(xiàn)“起尖”問(wèn)題，但起尖噸位很小，而且只是個(gè)別現(xiàn)象，不像RE2B型輪對(duì)組裝353130B型軸承普遍。RE2A輪軸目前新造已經(jīng)不再生產(chǎn)，檢修數(shù)量也很少，而且軸承壓裝情況與RE2B輪軸軸承壓裝情況相同，故在此不再單獨(dú)述說(shuō)

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于軸承壓裝曲線(xiàn)，中國(guó)鐵路總公司現(xiàn)行技術(shù)條件《鐵路貨車(chē)輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》（注：《關(guān)于印發(fā)<鐵路貨車(chē)輪軸組裝、檢修及管理規(guī)則>的通知》（鐵運(yùn)[2007]98號(hào)））中的4.9.2.10規(guī)定：軸承的壓裝力及終止貼合壓力須符合規(guī)定限度（見(jiàn)附表1-3），并保壓3s-5s。

《鐵路貨車(chē)輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》中對(duì)于貨車(chē)軸承壓裝過(guò)程曲線(xiàn)的形狀和走勢(shì)未進(jìn)行明確，對(duì)于壓裝曲線(xiàn)“起尖”問(wèn)題并未解釋說(shuō)明。壓裝合格與否主要依據(jù)是軸承壓裝力、貼合壓力及貼合時(shí)間來(lái)進(jìn)行判定，只有在欠壓、超壓、貼合力不符時(shí)才判定結(jié)果為不合格，其他情況均為合格，標(biāo)準(zhǔn)不明確，這給現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)工作帶來(lái)了一定的困難。

1.3 “起尖”對(duì)軸承壓裝質(zhì)量的影響

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)RE2B軸承壓裝中《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》“起尖”高于68.6kN的軸承，組織進(jìn)行退卸后檢查軸承內(nèi)圈和軸頸表面，均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何劃傷、擦傷痕跡，車(chē)軸軸頸及軸承內(nèi)徑表面均狀態(tài)良好（其中68.6kN為《鐵路貨車(chē)輪軸組裝檢修及管理規(guī)則》中規(guī)定的RE2B軸承最小壓裝力）。而且原軸承與原輪對(duì)再次重新壓裝時(shí)均不再出現(xiàn)《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》“起尖”問(wèn)題，這說(shuō)明《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》“起尖”問(wèn)題只是由于壓裝時(shí)軸承壓裝機(jī)對(duì)軸承壓裝力的實(shí)時(shí)反應(yīng)，并不能夠完全代表壓裝質(zhì)量問(wèn)題。

所以“起尖”問(wèn)題只是軸承在壓裝過(guò)程中微觀原因造成的宏觀表現(xiàn)，并不會(huì)對(duì)軸承壓裝質(zhì)量產(chǎn)生任何影響。

2 “起尖”原因分析

對(duì)于《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》中出現(xiàn)的“起尖”的問(wèn)題，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了分析。

2.1 軸承內(nèi)圈與車(chē)軸的材質(zhì)硬度比較

軸承內(nèi)圈的材質(zhì)為滲碳軸承鋼（G20CrNi2MoA），RE2B車(chē)軸材質(zhì)為50鋼，RD2車(chē)軸材質(zhì)多數(shù)為40鋼。三者的硬度分別為：滲碳軸承鋼硬度為217HB，50鋼車(chē)軸的硬度為207HB，40鋼車(chē)軸的硬度為187HB。由于50鋼和滲碳軸承鋼（G20CrNi2MoA）兩者之間硬度相差不大，并且都屬于材質(zhì)較硬的鋼材，所以?xún)捎捕认嗤挠步饘傧嘟佑|時(shí)需要克服彼此很大的金屬變形所產(chǎn)生的力，因此《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》中 “起尖”問(wèn)題較明顯。而RD2車(chē)軸的材質(zhì)為40鋼，材質(zhì)較50鋼車(chē)軸和軸承內(nèi)圈較軟，故在RD2型車(chē)軸壓裝軸承時(shí)基本都是車(chē)軸產(chǎn)生的變形，因此《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》中 “起尖”問(wèn)題不明顯。

2.2 軸承與軸頸壓裝時(shí)過(guò)程分析

2.2.1 軸承自行找正的因素

軸承壓裝機(jī)在壓裝軸承時(shí)為使軸承中心與車(chē)軸的中心線(xiàn)在同一條線(xiàn)上，保障軸承順暢壓裝。軸承導(dǎo)向套，在軸承壓裝機(jī)液壓伸出部位，從而避免了在軸承壓裝時(shí)出現(xiàn)軸承中心線(xiàn)與車(chē)軸中心線(xiàn)嚴(yán)重偏離進(jìn)而導(dǎo)致軸承壓潰的問(wèn)題。

但RE2B車(chē)軸的軸頸直徑為150+0.068 +0.020mm，導(dǎo)向套直徑為φ149mm，兩者之間為間隙配合（導(dǎo)向套直徑設(shè)計(jì)的比車(chē)軸直徑小，主要是為了便于軸承能夠順利引入倒套）。導(dǎo)向套直徑小于車(chē)軸軸頸直徑，兩者之間的直徑差大約在1mm左右。這樣軸承在套入倒套后的軸承中心線(xiàn)與車(chē)軸的中心線(xiàn)上下高度差為0.5mm左右

由于軸承壓裝過(guò)程中軸承與車(chē)軸能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)找正，因此0.5mm的偏差不會(huì)對(duì)軸承及車(chē)軸造成任何質(zhì)量上的影響。但是由于軸承和車(chē)軸中心線(xiàn)之間存在0.5mm的偏差，從而導(dǎo)致在軸承在剛剛接觸到車(chē)軸時(shí)，需要有一定的外力來(lái)實(shí)現(xiàn)軸承與車(chē)軸的自動(dòng)找正，這部分找正所需要的作用力也成為《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》中 “起尖”問(wèn)題的原因之一。

2.2.2 車(chē)軸軸頸進(jìn)入軸承時(shí)過(guò)盈量因素

軸承內(nèi)圈外側(cè)部位為倒角過(guò)度，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量倒角寬度為5±1mm，倒角的深度為1.5±0.5mm，車(chē)軸軸頸前端為倒角過(guò)度，圖紙顯示RE2B車(chē)軸倒角寬度為5±1mm，倒角深度為1mm。兩者之間寬度相同，深度相差無(wú)幾。

車(chē)軸與軸承之間為過(guò)盈配合，353130B型軸承內(nèi)圈內(nèi)徑尺寸為150+0.008 -0.033mm，RE2B車(chē)軸軸頸段修直徑為150+0.068 +0.020mm，內(nèi)圈與軸頸配合過(guò)盈量為0.051～0.101mm。車(chē)軸與軸承又是通過(guò)冷壓裝進(jìn)行組裝，故在壓裝過(guò)程中，由于過(guò)盈量（以及包括之前分析的車(chē)軸與軸承中心線(xiàn)不共線(xiàn)的原因）的存在，所以在壓裝時(shí)軸承與車(chē)軸之間首先接觸的部位為車(chē)軸和軸承的倒角部位，車(chē)軸與軸承之間除摩擦力和過(guò)盈量產(chǎn)生的力之外，還需要克服兩者之間倒角部位接觸時(shí)產(chǎn)生的橫向壓力才能過(guò)順利壓裝，所以在兩部位倒角接觸時(shí)的所承受的壓力較大。進(jìn)而造成《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》的“起尖”問(wèn)題產(chǎn)生。

2.3 軸頸表面處理不徹底

軸頸表面有繡皮、氧化層、雜質(zhì)未徹底清除，在軸承壓入初始階段需克服更大的摩擦力，從而造成《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》的“起尖”問(wèn)題產(chǎn)生。

2.4 軸承與輪對(duì)壓裝時(shí)液壓沖擊因素

軸承壓裝機(jī)開(kāi)始進(jìn)行軸承壓裝時(shí)，軸承隨導(dǎo)向套一同運(yùn)動(dòng)。在軸承與軸頸剛接觸的瞬間由于軸承密封裝置存在一定的彈性，導(dǎo)致在剛接觸的時(shí)刻軸承與車(chē)軸之間速度出現(xiàn)非勻速變化。

由于一定的質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)物體存在慣性，而且速度的非勻速變化需要有外作用力才能夠?qū)崿F(xiàn)。所以簡(jiǎn)言之，軸承在與軸頸接觸時(shí)會(huì)發(fā)生液壓沖擊，導(dǎo)致此時(shí)壓力傳感器接受的力較大，因此出現(xiàn)《滾動(dòng)軸承壓裝位移—壓力參數(shù)曲線(xiàn)》的“起尖”問(wèn)題產(chǎn)生。

3 建議和措施

①每日開(kāi)工前進(jìn)行軸承壓裝機(jī)日常性能校驗(yàn)，由工作者、工長(zhǎng)、質(zhì)檢員、驗(yàn)收員共同參加，比較壓力表折合壓力與計(jì)算機(jī)示值的差值（小于10kN），參加人員確認(rèn)合格并簽章后，方可開(kāi)工。軸承壓裝過(guò)程中，發(fā)生設(shè)備故障時(shí)，須立即停止壓裝，設(shè)備故障修復(fù)后須重新進(jìn)行軸承壓裝機(jī)日常性能校驗(yàn)，確認(rèn)合格后方可開(kāi)工作業(yè)。

②軸承壓裝前需認(rèn)真檢查軸頸除銹是否徹底，確認(rèn)軸頸表面無(wú)油污、灰塵、繡皮、氧化層等雜質(zhì)附著。并在軸頸上均勻涂抹厚度不低于1mm的Ⅱ號(hào)防銹極壓鋰基脂。

③對(duì)于大修軸承增加內(nèi)圈圓弧的檢查，出現(xiàn)軸承造修問(wèn)題時(shí)及時(shí)向軸承造修工廠(chǎng)進(jìn)行反饋，以促進(jìn)軸承檢修質(zhì)量得到進(jìn)一步改進(jìn)。除此之外，在軸承壓裝間之前使用00號(hào)砂布對(duì)待壓裝的輪對(duì)軸頸前端倒角部位進(jìn)行打磨。

④對(duì)于壓裝“起尖”的噸位超過(guò)68.6kN的壓裝輪軸，對(duì)軸承進(jìn)行退卸，檢查軸承、軸徑無(wú)質(zhì)量問(wèn)題后再重新進(jìn)行選配壓裝。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，雖然貨車(chē)軸承壓裝曲線(xiàn)初始端“起尖”問(wèn)題是不可避免的，但只要是措施得當(dāng)還是可以把不合格率控制在較低的程度，滿(mǎn)足鐵路貨車(chē)輪對(duì)軸承要求，進(jìn)而提高壓裝的合格率，提高檢修效率，確保軸承壓裝質(zhì)量。