高速動車組轉向架軸承故障診斷探究

遲銘

摘 ? 要：針對我國高速動車組轉向架軸承中所存在的各大故障，通過在平常的維修和保養中，對我國高速動車組轉向架可能存在軸承故障做精準的診斷和評價，并采用切實可行的辦法進行解決。本文簡單介紹了近幾年來高速動車組轉向架軸承日常維修中常見的軸承故障、出現故障的原因、故障檢驗原理與方法以及故障診斷方法及應用與檢修。

關鍵詞：軸承故障 ?故障診斷 ?原因分析

中圖分類號：U270 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0072-02

軸承是高速鐵路車輛運行段的肝臟，伴隨車輛行駛距離的增加，故障問題呈現上升的走勢。為了很好地抑制軸承失效對車輛運行造成的影響，國內外專家對軸承失效的判定做了不少的理論研究，并獲得了可觀的成效。因為鐵路車輛的軸承故障向來是交通安全中較為重視的問題，鐵路工程技術人員也具備一定的故障統計以及檢測知識。現今，為了很好地在線檢測軸承狀態，軌邊聲學檢測裝置發揮了特定的預防功能，并已普遍運用于整個道路。但是針對故障的精準確定仍有待深入研究。關于軸承故障文章做了歸總，并通過當前所具備檢測裝置一一檢查和追蹤了故障，從檢測結果分析效果突出，為軸承的安全運行予以一定的技術與經驗支持。

1 ?某高速動車組轉向架軸承故障描述

聯系某高速動車組的總運行情況，探析了這一車組在具體行駛中產生的軸承失效情況，并計算了軸承失效的行駛路程。通過故障統計結果的分析可知，其中軸承外圈、軸承內圈、滾子和軸承的保持架是極易發生軸承失效的，其中軸承外圈發生軸承失效的可能性極大。通過對軸承結構的探析知，軸承外圈處在軸承的核心受力位置，軸承外圈需要承載軸承一系以上的所有受力，在高速動車組行駛的過程中，在進行高速運行時就極易造成其截面損壞，這也是軸承外圈變成軸承故障高發部位的核心因素。就是軸承外圈出現了剝離故障。對這一軸承外圈的損壞程度進行分析得出，此軸承外圈的剝離寬度與滾子長度近似相等，且長度沿圓周變化很大，范圍為10～200mm之間。由于軸承為高速動車組安全行駛最關鍵的部件，就如同人的心臟一般，所以有必要確保軸承的正常運行。但由于軸承出現早期故障時，形成的振動并不大，其持續的時長也不長，形成的能量被分散于較大的范圍中，極易遭到其他的信號振動所覆蓋，因此，隨機的機械師需要擁有很高的專業素質和軸承保養維修經驗。若是軸承出現很大的故障問題，通常會導致溫度上升，而且嚴重的情況下還會有燃燒和抽運的危險。為降低軸承故障的發生率，確保高速動車組的安全穩定行駛，在平常的維修保養工作中，就有必要使用高效的軸承故障診斷技藝和方法，進而很好地降低軸承故障發生率，避免其中的安全風險。

2 ?故障因素探析

2.1 組裝不當

通過對這一高速動車組轉向車輛軸承失效時間的探析，察覺到剝離故障的高發時間段集中在速動車修理后。探析這一問題出現的原由，是因為不合理的組裝所致。由于在高速動車維修后裝配的過程中，框架和軸承融合裝配所選用的技術仍有待完善，裝配后容易遇到框架與軸承之間的碰撞，對軸承區域形成損壞，導致優質軸承剝離中存在一定的隱患。在高速車組高速運轉的情況之下，軸承環與滾動體之間會產生彈性波動，重復的交變應力會加劇軸承的損傷和疲勞，最終發生剝離失效。

2.2 潤滑不足

當高速動車組進行行駛時，為了可以很好地縮減軸承運轉的滾子、滾道和保持架之間發生沖撞，進而把控和降低溫度變化不相等帶來的影響，這就要求機械師及有關的維修者可以在平常的軸承圈養護中，在軸承外圈軌道面上抹上一層潤滑油脂。借助對部分故障軸承的探析，察覺到故障軸承中有著不同程度的軸承內減脂、變質漏洞，甚至有部分故障軸承的部分區域發生無油現象，如此一來便形成了軸承在具體的運作中產生干摩擦的漏洞，軸承歷經長期的干摩擦運轉以后，便產生了軸承損壞問題。

2.3 其他軸承故障因素

于高速動車組行駛之中，因為軸承的密閉性能相當好，故能消除雨水以及灰層等異物進到軸承中造成潤滑欠佳最終形成的軸承失效原因。通過對故障軸承進行探析，發現造成軸承失效的核心原因之一還包含軸承制作材質、技術不合規的問題。目前市場上極為常用的高速動車組的軸承的加工方法有馬氏體與貝氏體兩大淬火方法，采用何種加工方法對縮減軸承失效更有好處仍有必要做不斷的觀察、跟蹤以及檢測。在高速動車組轉向架軸承的具體運作過程中若懸掛參數設立得不科學就極易造成軸承被軌道的撞擊的情況，軸承在交變沖擊荷載作用下極易發生軸承剝離。

3 ?故障檢驗原理和方法

檢驗高速動車組轉向架軸承故障的手段眾多，但當前運用的比較多的是脈沖法和共振解調法。沖擊脈沖軸承故障檢驗方式實際上通過滾動軸承滾道上的剝離區域兩兩沖擊所形成的能量來診斷軸承的故障。高速動車組的軸承滾動體碰撞滾道上剝離的尖銳部位時會出現極為強烈的彈性波，通過軸承固定座把此彈性波輸送給傳感器。若在軸承的滾道發生剝離程度較為顯著時會形成高幅值的沖擊脈沖，且這一沖擊脈沖的范圍相對較寬，其中含有很多的高頻能量分量，沖擊脈沖的幅值和滾動體相對剝離位置與速度相關。在使用此方式的過程中須搜集軸承運作中所形成的波動信號，并于搜集之中使用帶通濾消除其中的中低頻干擾信號，再運用數字包絡技術取得特征信號，進而辨識出軸承的運作情況。共振解調方式也是高速動車組軸承故障診斷的一種常用方式。使用這種技術需要從振動信號中提取小的、重復的信號，此外，在信號提取過程中采用低通濾波，消除低頻同步振動信號，提取高頻沖擊信號，通過對滾筒的包絡處理得到時域波形，通過傅里葉變換得到軸承的故障特征。

4 ?應用與檢修

為了有效地監測和控制軸承故障，在高速動車組轉向架軸承運行性能的實際監測和日常維護中，務必要落實好如下幾個方面的工作：

（1）要不斷提高高速動車組機械工程師判斷高速動車組轉向架軸承故障的能力，以便及時監測和判斷高速動車組軸承組的運作實況，重點監測軸承運行中頻繁故障的范圍和位置;此外，根據以往軸承故障診斷的經驗，可以開發出有關的軸承故障聲音特征，使機械師可以更加及時、準確地確定高速動車組運作中的軸承故障。

（2）可以選擇運用追蹤檢測的方式。這就要求機械師對高速動車組中滿足檢測條件的軸承編制和其相適應的軸承運作實況測試方案，應于規定的時間內診斷和一一檢查高速動車組轉向架的軸承，如此一來便可以提早且及時地察覺到軸承的初期故障，從而編制出軸承故障的跟蹤辦法。如此既能清楚知道故障出現的里程范圍，又可以為今后的軸承故障檢修及監測予以很好的借鑒。

（3）適當優化高速動車組的轉向架裝配技術。由于在軸承的高速運轉之后會產生某些問題。在這一基礎上，這就要求對軸承的裝配過程以及設備的可行性等皆做全方位的檢查，以至于很好地避免裝配過程中所導致的軸承表層損壞。還應該關注的是，就現今的高速動車組轉向架軸承故障診斷結果分析而言，當前多使用測試及診斷方式仍只能判斷軸承所有部件發生剝離故障，但是，剝離失效后的剝離長度以及剝離深度等維度的具體判斷信息無法明確界定，也無法對故障發生部位失效后的運行狀態進行合理的推理和預測，需要進一步研究。

5 ?結語

本文通過對近幾年來高速動車組轉向架軸承日常維修中常見的軸承故障進行闡述，分析出現故障的原因，并給出故障檢驗原理、方法以及故障診斷建議，便于在今后的維修過程中快速高效地解決問題。

參考文獻

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