CRH3C型动车组转向架轴箱轴承失效原因分析及新型结构研究

crh3ccrh3c 型动车组转向架轴箱轴承失效型动车组转向架轴箱轴承失效 原因分析及新型结构研究原因分析及新型结构研究 crh3c 型动车组在高速运行过程中 由于轴承密封结构存 在设计缺陷 易造成轴承油脂大量流失 最终导致轴承油脂偏 少 润滑不良 高速运转缺油的轴承难以形成有效的润滑油膜 线路较大的冲击和振动导致轴承剥离失效 当轴承运行里程超过 80 万公里时 轴承的运行状态会逐渐恶化 存在运行安全隐患 新结构轴箱轴承与原结构相比 改进密封防尘罩结构 增加迷 宫结构 在轴承中间增加注油孔 同时使用 l055 油脂 增加油 脂温度工作范围及粘度 避免油脂的大量流失 crh3c 型动车组为引进德国西门子技术生产的时速 300 公 里速度级高速动车组 该动车组为 8 辆 4 动 4 拖编组 牵引总 功率为 8800kw crh3c 型动车组自 2008 年起先后在京津 武 广和沪宁等线路投入运用 crh3c 转向架轴箱轴承采用舍弗勒公司提供的 02 版轴承 轴承代号 f 807811 02 tarol130240 b tvp 装车运用的 crh3c 型动车组转向架轴箱轴承总数量为 5120 套 crh3c 型动车组在运用中共发生轴箱轴承故障 52 起 分为 三类 一是轴温升高 共 34 起 其中轴承外圈滚道剥离 14 起 轴承滚道未剥离 14 起 未确认 6 起 二是热轴预警 共 10 起 其中轴承外圈滚道剥离 7 起 轴承滚道未剥离 3 起 三是滚动 异响 共 8 起 其中轴承外圈滚道剥离 4 起 轴承滚道未剥离 4 起 本文将就 crh3c 转向架轴箱轴承故障原因进行分析 并 对新型轴箱轴承结构进行介绍 1 原因分析原因分析 1 1 故障轴承分解检查情况分析 针对运用中轴承存在异常温升和异响故障 通过对轴承拆 解检查 检查中发现故障轴承存在外圈滚道剥离 滚子剥离 锈蚀 变色 滚子端面磨痕 滚道油膜缺失 内圈滚道凹痕 轴承防尘罩脱出 轴端甩油等问题 1 2 轴箱轴承理化分析 对上述故障轴承进行理化分析发现大部分轴承都不同程度 存在异常磨损 滚道剥离 剥离区域局部放大观察可见疲劳扩 展特征 轴承油脂量偏少且轴承锥入度值大小不一 但轴承外 圈 内侧内圈和内侧滚子的硬度 金相组织 非金属夹杂物等 项指标均在正常范围 1 3 轴箱轴承走行里程分析 对轴箱轴承在武广和京津客运专线不同运用里程时发生的 故障情况进行统计分析如下 分解检查的 25 件剥离故障轴承中 剥离故障发生时的最低运用里程为 63 万公里 最高运用里程为 118 9 万公里 1 4 轴承结构分析 crh3c 轴箱轴承由舍弗勒公司提供 为自密封 自带润滑 脂圆锥滚子轴承单元 轴承规格 130240160 轴承为 120 万公 里免维护 免注脂 新轴承注脂量为 24010g 轴承代号 f 807811 02 tarol130240 b tvp 油脂型号为油脂型号 l218 防 尘罩与内圈的间隙为 0 0 6mm 由于采用圆锥滚子轴承 润滑脂易向密封罩和中隔圈处堆 积 密封罩结构较为简单 锁定油脂能力较差 在车组的长时 间运行过程中 造成油脂的大量流失 1 5 现场轴承检查分析 结合动车所十万公里空心轴探伤 打开轴端检查轴承表面 状态 轴承端面普遍存在甩油现象 2012 年 2 月 23 日 在北 京动车段结合 m 修 抽检 crh3009 列轴承状态 crh3009 总运 行里程 99 万公里 m1 修后运行 6 万公里 对 1 车 2 轴 2 车 2 轴 6 车 4 轴 7 车 1 轴 8 车 1 轴共 7 个轴端开盖检查润滑 脂泄漏情况 发现润滑脂泄漏情况普遍且明显 每个轴端外侧 的润滑脂泄漏量在 2 克至 12 克之间 2 故障结论故障结论 轴承本身密封结构存在设计缺陷 密封不良 油脂的锁定 能力较差 易造成轴承油脂大量流失 最终导致轴承油脂偏少 轴承润滑不良 高速运转缺油的轴承难以形成有效的润滑油膜 线路较大的冲击和振动导致轴承剥离失效 且当运行公里数超 过 80 万公里时 轴承的运行状态将会逐渐恶化 存在运行安全 隐患 3 措施及建议措施及建议 采用新结构轴承 轴承结构为 f 807811 09 与原结构相比 改进防尘罩结构 增加类似迷宫结构 在轴承中间增加注油孔 同时改进轴承油脂 使用 l055 油脂 改进油脂工作范围及粘度 使轴承锁定油脂能力增强 不同的密封结构及油脂 溢出油脂 量不同 这点在后续的运用分析中可以证明 避免油脂的大 量流失 l055 与 l218 油参数对比如表 1 轴承钢在原真空脱气 冶炼工艺的基础上增加了氩气保护电渣重熔工艺 在外圈中部 增加 3 个均布 m10 注脂孔和密封堵 轴承内 外圈均进行了锌 基磷化工艺处理 表 1 序号型号油脂使用温度范围 油脂粘度 40 mm2 s密度 kg dm3 1l218 30 140 40 约 0 9 2l055 40 140 820 9 4 实验结果实验结果 2012 年根据铁道部文件要求 在 crh3078c 列 5 8 号车上 安装 32 套新结构轴承 1 4 号车上安装 32 套原结构轴承 截止 2013 年 7 月 19 日 fag 新结构轴承运用考核车组 crh3078c 车 组已运用 553814 公里 经历 6 个 m1 修 轴承运用漏脂记录与 原结构 f