大秦線353130B型軸承故障統計與分析

張俊琴

（太原鐵路局 車輛處，山西太原030013）

2006年1月鐵道部引進了SKF公司的CTBU150型軸承，定型為353130B型軸承，該軸承為緊湊型軸承，其特點是取消了密封座；采用了低磨擦式的LL油封；在后擋與軸承內圈大端面之間安裝了塑鋼隔圈，消除了內圈與后擋接觸面產生的微動磨蝕，設計額定壽命不小于200萬km。

自2006年5月353130B型軸承開始裝車運用至今，大秦線C80系列運煤專用敞車353130B型軸承裝用比例已達82%，裝車保有量約22萬余套。大秦線車輛周轉頻率快，年均運行里程約22萬km，是普通車輛年運行里程的近2倍，因此，軸承的運用條件較為惡劣。隨著353130B型軸承在大秦線的大量裝車運用，故障軸承數量也在不斷增加，相當比例的軸承出現早期失效問題，不僅干擾了正常的運輸生產秩序，而且時刻威脅著大秦線的安全運輸生產。

1 問題的提出

1.1 軸承退卸數據統計

大秦線C80系列運煤專用敞車的定期檢修由湖東車輛段承擔，2010年湖東車輛段在車輛段修中，共退卸軸承41 105套，其中因軸承壓裝到期正常退卸者占71%，其余29%均為非正常退卸。非正常退卸軸承中因軸承異聲、卡滯退卸的比例占首位，為8.1%，因軸承密封失效退卸的比例占其次，為1.2%。

1.2 軸承典型故障統計

2010年至今，湖東車輛段在輪對段修實施軸承收入檢查時，通過手工轉動檢查方式，發現部分軸承存在異聲、卡滯現象，經對故障軸承（注：因353130B型大修軸承從2011年3月份才陸續裝車使用，所以發生故障進行分析的軸承均為新造353130B型軸承）進行退卸、分解、檢查發現353130B型軸承早期失效的故障有如下規律：

（1）失效軸承其故障均分布在外圈、內圈及滾子3大部件上，外圈故障占比例90.9%，內圈故障占比例9.1%，滾子故障占比例9.1%，可見外圈是軸承組件中發生故障比例最高的部件。

（2）失效軸承其故障基本集中于滾道部位，滾道剝離占54.5%，滾道壓痕占27.2%，外圈牙口缺損與外圈（含滾子 ）滾道劃傷各占9.1%，可見滾道剝離故障是軸承故障中的高發故障，尤其是外圈滾道剝離表現甚為突出。

（3）對失效軸承裝用時間進行統計，發現軸承從裝用到失效平均運用時間為22.6個月，平均運行里程約為41.4萬km，個別軸承裝用僅4個月就開始失效。

《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》（以下簡稱《輪規》）規定：303130B型新造及大修軸承的使用時間或運行里程均為8年或80萬km，兩項合計，一套353130B型軸承的正常使用壽命為16年或運行里程160萬km。大秦線因運用車輛周轉周期短，運行頻率高，所以車輛的正常檢修及軸承的退卸時間均以運行里程計算。以上早期失效的軸承裝用時間基本不足其壽命的四分之一。

2 故障分析

軸承內部出現剝離后，軸承內部組件正常運動受阻，導致相互運動間阻力增大，引發軸承內部溫度升高，繼而促使已出現的剝離故障加劇，滾子的有序運動遭到破壞，軸承內部產生大量摩擦熱，在摩擦熱和載荷的共同作用下，軸頸被拉伸、輾長、切斷，最終造成熱切軸事故發生。

所以說失效軸承若未及時發現并終止其運行，其后果是非常可怕的。為此筆者從導致353130B型軸承早期失效故障中比例最高的外圈滾道剝離故障入手，通過對與故障軸承相關聯的同一轉向架上的承載鞍、輪對、轉向架等配件進行現場調研、分析，發現造成軸承外圈剝離的原因主要來自以下幾方面。

2.1 車輪踏面狀態不良

輪軸段修中，對裝用失效軸承的輪對進行調查統計，發現該部分輪對因踏面狀態不良進行旋修的比例達89%，說明輪對踏面狀態不良是引發軸承故障的一大因素。

《輪規》明確規定：輪對收入檢查時，對＂車輪踏面擦傷、局部凹陷深度達到2mm的輪軸上的工程塑料（塑鋼）保持架軸承及車輪踏面剝離、缺損超過運用限度的輪軸上的軸承＂均須退卸。原因很簡單，車輪踏面出現擦傷或圓度不足等故障，高速運行的車輪與鋼軌接觸時必將產生異常徑向沖擊，且車輛載重越大、運行速度越高，徑向沖擊力將越大。這種沖擊力必將通過車軸傳遞到軸承，對軸承產生附加的沖擊載荷作用，車輪踏面故障愈嚴重，對軸承產生的附加沖擊載荷愈強烈，反復作用的附加沖擊載荷必將導致軸承組件滾道的局部過載疲勞，引發組件滾道表面產生裂紋，裂紋不斷擴張的結果必將出現剝離。

2.2 承載鞍鞍面狀態不良

對失效軸承外圈外表面檢查，發現部分軸承外圈存在明顯的不均勻摩擦、磨損或卡壓痕跡。觀察對應承載鞍鞍面配合處痕跡，認為產生摩擦、磨損或卡壓痕跡的主要原因是外圈與承載鞍鞍面配合不良，產生局部接觸導致。車輛的各種載荷均由側架通過承載鞍作用于軸承傳導給車軸，所以承載鞍與軸承的接觸狀態決定了軸承的受力狀態，接觸不良，軸承受力不均，局部壓力增大，形成應力集中，最終導致軸承組件的傷損失效。

《鐵路貨車段修規程》對承載鞍各部磨耗及內鞍面的檢測檢修質量做了嚴格的規定，且明確要求承載鞍須原車原位原方向裝車，但現場使用檢測平臺對承載鞍的各部尺寸進行檢測時，作業往往不盡如人意，一是檢測工具為樣板、塞尺，檢測精度不高；二是現場對小配件的檢測不重視，難免漏檢漏測，不可避免導致承載鞍與軸承接觸不良。

2.3 軸承內部混水混沙

輪軸段修收入檢查時，近60%的軸承判定無需退卸但需進行探傷檢查，那么這部分軸承一經收入即須開蓋，從軸承開蓋至軸承關蓋，必須經過輪軸清洗除銹、熒光磁粉探傷檢查、自動超聲波探傷檢查、手工超聲波探傷檢查、輪對踏面加修等5個主要工序，這期間整個軸承一直處于開放狀態。而輪對輻板孔打磨、軸承外圈除銹等高污染工序，均會導致整個輪軸作業區空氣中有顆粒物在漂浮，開蓋后的軸端因有軸承脂，極易附著粉塵；另外輪軸沖洗除銹及輪軸踏面旋修兩個工序，雖要求安裝軸承防護套，但現場往往存在不安裝防護套、防護套安裝不到位或防護套本身不潔凈等問題，這樣異物或臟水很容易進入軸承，引發開蓋軸承的污染。以上因素不同程度地會導致軸承內部或潤滑脂中混入水、浮塵、沙粒等異物，關蓋后的軸承在運行過程中因異物及水的腐蝕，極有可能引發軸承組件傷損及剝離。

2.4 軸承造修質量缺陷

軸承原材料的冶金質量、熱處理工藝等均會對軸承的硬度、強度、耐磨性和接觸疲勞壽命造成影響，包括軸承的最終組裝質量不高導致的組件之間附加接觸應力的提高，軸承零件的磷化處理不當導致的抗腐蝕、抗銹蝕、抗氧化能力不足等，均會成為軸承組件產生剝離的導火索。

3 對策措施

針對以上引發軸承外圈剝離的種種因素，為防范軸承發生剝離造成早期失效，筆者特提出如下有針對性措施。

3.1 加強運用車輛輪對踏面質量控制

首先要提高段修輪對收入的外觀檢查質量，確保踏面狀態不良輪對均得到旋修，各部尺寸滿足限度要求；充分發揮5T系統對運用車輛輪對的監控作用，對車輪踏面剝離、擦傷及局部凹陷超限輪對及時旋輪或換輪，防止因輪對故障引發運用軸承損傷導致軸承的早期失效。

3.2 提高承載鞍鞍面檢修質量

現行檢修規程中要求對新制承載鞍內鞍面實行4點檢測，建議車輛段修時對檢修承載鞍實施4點檢測，保證內鞍面各部尺寸限度；其次建議提高承載鞍內鞍面的加工精度，確保承載鞍內鞍面與軸承外圈的接觸質量。

3.3 加強開蓋軸承的防護

在整修輪軸檢修過程中，建議對開蓋后的軸承及時加戴防護套，作業期間應隨卸隨戴，防止浮塵附著在軸端；其次應設法改變現行的輪軸除銹方式，杜絕輻板孔打磨及軸承外圈除銹這種開放工的作業方式，確保輪軸檢修作業區的環境質量。

3.4 加強輪軸收入時軸承轉動檢查

設置專職軸承轉動檢查工，嚴格輪軸段修時軸承的“三檢制”制度，確保工作者、工長、質檢員對軸承百分之百的轉動檢查，提高故障軸承的發現率，防止故障軸承漏網裝車。

3.5 加強軸承運用中紅外線監控

紅外線軸溫探測系統是現行最有效的預防熱軸的高科技手段，我國鐵路車輛因大量采用了該系統對運用車輛的軸溫實施實時監控，使得近年來車輛發生熱切軸的可能性明顯降低，所以應加強對運用軸承的紅外線實時監控，確保失效軸承及時得到控制。

3.6 提高軸承造修質量

通過改善軸承熱處理工藝、提高軸承裝配精度等手段，提高軸承的硬度、強度、耐磨性、接觸疲勞壽命及抗腐蝕、抗銹蝕、抗氧化等能力，確保軸承組件質量從源頭上得到控制。