李摘凤

（本钢运输部，辽宁本溪　117001）

　　摘　要：分析100T平板车频繁出现燃轴故障的原因，为从根本上消除故障隐患，减少燃轴事故发生，加大备件互换性能，降低备件库存储备，达到降本增效的目的。对100T平板车轮对轴承轴箱油润装置结构进行改进，在检修过程中运用实践。

　　关键词：轮对轴承轴箱油润装置；燃轴；改进

　　轴承轴箱油润装置是车辆转向架的重要组成部分。它的主要作用是将轮对和侧架联结成一体，并把车辆的垂直、水平载荷传递给轮对；可润滑轴颈，减少摩擦，降低运行阻力，防止燃轴；限制轮对过大的横向及纵向移动，起到定位的作用；防止雨水、灰尘等异物侵入，起到密封的作用，从而保证运行安全。轴箱油润装置按轴承的类型可分为滑动轴承轴箱油润装置和滚动轴承轴箱油润滑装置两种。目前本钢大力推进车辆滚动轴承化改进，滑动轴承轴箱润滑装置正逐步被淘汰。现阶段普遍应用的滚动轴承轴箱类型可归纳为两大类：有轴箱的滚动轴承轴箱装置和无轴箱的滚动轴承装置。由于本钢铁路运输车辆车型较多，上述两种滚动轴承轴箱类型均有采用。但即便是同样结构形式的轴箱装置，轴承型号和相关备件尺寸亦存在差异。为减少备件库存储备，实现降本增效，在车辆检修过程中通过技术改进，排除车辆故障的同时，加大备件互换性能是一项行之有效的措施。

　　100T平板车作业于本钢运输部轧钢站，主要运输三热轧卷板至北交接口。捣运卷板作业全部车辆包括N60、N50、80T、100T、120T平板车等总计仅有46台，近两年由于运输任务量大，平板车已列入重点保产车辆管理，严格规定车辆在库时间，保产检修任务艰巨。

　　1　100T平板车燃轴故障分析

　　100T平板车轮对轴承轴箱油润装置为无轴箱滚动轴承结构（如图1所示），轴承两端带有密封装置，利用前盖、后挡实现轴向定位，借助承载鞍与转向架侧架连接（如图2所示）。

　　本钢现有100T平板车10台，2008年10月投入运用，2010年4月以来陆续因不同程度燃轴回库检修（如表1所示）。通过拼修后，部分车辆出库运用，但尚有5台平板车库内待修。

表1 100T平板车回库检修故障统计

　　相关故障如图3~图7所示。

　　车辆管理中日常所说的燃轴是指轴承轴箱油润装置发生故障而发生高热即热轴。燃轴一般表现为轴承温度超过规定限度，严重情况下可出现冒烟、火星、热变色等，并可伴随有轴承组件的变形、烧毁和脱落等，严重情况下可发生切轴故障。燃轴故障原因一般说来可分为两类：一类是轴箱油润装置本身的状态不良所造成的；另一类是由于轴箱装置外部的因素，迫使轴箱装置内部产生故障。

　　经对回库检修的100T平板车转向架各部间隙尺寸进行测量，排除由尺寸配合不当造成的燃轴。

　　综合分析故障车辆轮对轴承组成，轴承均出现不同程度破损。由于轴承内部出现异常后，滚动组件间的阻力会增加，从而产生较多摩擦热，使轴承温度升高。可见100T平板车发生燃轴故障与轴承本身故障有着直接关系。除轴承本身制造质量外，运用不当也是造成轴承破损和甚至燃轴的一项重要原因。

　　100T平板车所使用的轴承为172734T圆柱滚子轴承，轴承内圈两侧都有挡边。圆柱滚子轴承径向载荷由滚子滚动表面承受，径向承载能力强，轴向载荷由滚柱端面承受，轴向承载能力较差。承受较大轴向载荷会在滚道角处产生非正常应力而造成轴承破坏，挡边的主要作用实际就是用来引导滚子端面的，亦不能承受较大轴向载荷。

　　当车辆编组运行于铁路线路时，将承受着极为复杂的载荷。包括垂直静载荷、垂直动载荷、制动时的惯性力、作用在车辆上的离心力及风力引起的车轴载荷、纵向牵引力引起的载荷、在轮对通过曲线、通过道岔以及轮对以不同直径的踏面圆周转动时，对车轴所引起的扭动等。不仅包括纵向载荷也包括轴向载荷，加之本钢厂区内曲线半径较小，车辆运行时更是承受着较大的轴向载荷。

　　综上所述，本钢车辆用轴承选用可同时承受径向载荷和轴向载荷的圆锥滚子轴承比较合理。

　　2　100T平板车轮对轴承轴箱油润装置的改进与应用

　　现阶段本钢车辆滚动轴承油润装置常用轴承主要集中为352226、352230、352132几种。从统一备件规格的角度出发，以上三种轴承为100T平板车轮对轴承油润滑装置改进的首选。

　　100T平板车轮对轴承油润装置的改进在改造结构的同时，还需满足车辆运用的承载能力。352132轴承主要应用于120T平板车和鱼雷型混铁车。同样作为平板车，120T平板车与100T平板车使用性能一致，车体结构相似，为2009年购入的新车型，其走行部为2G转向架结构，不同于目前广泛使用的转8转向架，轮对轴承油润装置为有轴箱的滚动轴承轴箱装置（如图8所示）。

　　如果120T平板车轮对轴箱组成能够适用于100T平板车，不仅可以顺利完成100T平板车检修，也可以减少库存的轮对储备规格及数量。

　　2.1 优选120T平板车轮对轴箱组成改进

　　2.1.1 轮对承载能力校验

　　120T平板车自重28.8T，载重120T。100T平板车自重35T，载重100T。选用120T平板车轮对轴箱组成用于100T车符合车辆承载能力要求。

　　2.1.2 轴承轴箱油润装置结构比较

　　120T平板车轮对轴承油润装置为有轴箱的滚动轴承轴箱结构，轴承置于轴箱内，无密封罩方便日常检修及补充润滑油。100T平板车轮对轴承油润装置为无轴箱的滚动轴承轴箱结构，轴承裸露于外，轴承有密封罩，不利于检修和适时添加润滑油，维护保养性较差。平板车在本钢厂区作业，外部运用环境较差，有轴箱的轴承油润装置结构相对较好。

　　2.1.3 相关技术尺寸校核

　　两种平板车车轮直径均为φ840mm，轮背内侧距1353⁺³₋₃mm，轮对承重位置距离2040mm，轮对中心距侧架导框顶端距离220⁺²₋₁mm，侧架导框内侧距340⁺⁴₋₂mm，侧架导框宽200⁺²₋₂mm，各项尺寸均符合互换要求。

　　2011年9月车辆段借助120T平板车轮对轴箱组成修复2台停库待修的100T平板车，1903号、1905号经修复后出库运用良好。

　　在当前钢铁行业大环境严峻的经济形势下，降本增效是企业在逆境中发展的重要途径。虽然外购新品轮对轴箱组成可以完成100T平板车检修，但成本较高。在整体结构优选改进之外，将100T平板车轮对轴承组成结构改造成更适用的轮对轴箱轴承组成结构是相对经济的改进方案。

　　2.2 100T平板车轮对轴承油润装置结构改进

　　2.2.1 改进后轮对承载能力校验

　　两种平板车的车轮直径、轮背内侧距、轮对承重位置距离以及车轮和车轴材质均满足互换要求。100T平板车轮对轴承油润装置按照120T平板车轮对轴箱组成结构改进后，不仅改变了轴箱油润装置结构，也改变了相应的技术参数，轴颈尺寸由φ170mm缩小为φ160mm。由于车轴在各种载荷作用下，主要承受垂直和水平平面内的弯曲、剪切和较大扭转力，受力Z大的断面是轮座部分。轮座部分除承受交变弯曲外，还受到很大的压装力和应力集中，轴中央部分承受交变弯曲和扭转。车轴轴颈部分除承受交变弯曲外，还受挤压摩擦和应力集中，整个车轴都承受冲击和振动。轴颈尺寸改变会对轮对承载能力存在一定的影响。但由于120T平板车轮对轴颈尺寸为φ160mm，符合载重120T运用性能要求，100T平板车与120T平板车车轴结构相似，所以理论上100T平板车轮对轴承油润装置改进后，轮对承载能力符合要求。

　　2.2.2 相关技术尺寸变更

　　100T平板车车轴长2260mm，120T平板车车轴长2253mm，车轴全长减少7mm。100T、120T平板车车轴相关尺寸如图9~图13所示。

　　由上述120T平板车和改进后的100T平板车轴箱油润装置两图比较可见，改进后的100T平板车轮对轴承轴箱结构除防尘挡圈外，其余部件均与120T平板车轮对轴承轴箱组成一致（如图14所示）。由于防尘挡圈结构仅受限于车轴尺寸，并不影响轮对轴箱组成与侧架的配合，所以改进后的100T平板车轮对轴箱组成符合100T平板车安装、运用等各项技术要求。

　　2012年9月、11月、12月车辆段分别使用结构改进后的100T平板车轮对轴箱组成修复3台库内待修车辆，1908号、1909号、1910号车运用均未见异常。

　　2.2.3 效益计算

　　新品120T平板车轮对轴箱组成单价29700.78元，每组100T平板车轮对轴承组成改进费为10925元。

　　改进100T平板车轮对轴箱组成节约价值为：

　　节约额＝（修复寿命/新品寿命×新品价值）－（修复价值+残值）

　　100T平板车运用时间较短，改进后的轮对轴箱组成寿命基本等同于新品轮对组成寿命。

　　每组轮对轴箱组成重约1.8t，按废钢2000元/t计算：

　　节约额＝（修复寿命/新品寿命×新品价值）－（修复价值+残值）

　　＝29700.78－（10925+1.8×2000）

　　＝15175.18≈1.5万元

　　2012年车辆段完成100T平板车轮对轴箱组成改进16组，总计节约价值24万元。10台100T平板车轮对轴箱组成全部改进修复可比外购120T平板车轮对轴箱组成节约价值近60万元。

　　3　结论

　　（1）100T平板车无轴箱圆柱滚子轴承油润装置不适用于本钢厂区线路条件。

　　（2）120T平板车轮对轴承轴箱组成同样适用于100T平板车走行装置。

　　（3）依据120T平板车轮对轴承轴箱结构改进的100T平板车轮对轴承轴箱组成理论上可分别用于120T、100T平板车检修需要。

　　适合车辆运用条件的轴箱油润装置结构为减少车辆燃轴故障提供了技术保障，日常的检修维护同样重要，车辆检修人员应定期检测轴箱油润装置工作性能，及时补充润滑油，列检维护人员应加强车辆运行监测。只有多方共同努力，才能保持车辆良好的运用状态，满足运输保产需要。

　　参考文献

　　[1]孙志礼，冷兴聚，魏延刚等.机械设计[M].沈阳：东北大学出版社，2006.

　　[2]车辆钳工，本溪钢铁公司铁路运输部，1993.

　　[3]车辆教研室.车辆学[M].北京：北方交通大学出版社，1974.
 

（来源：第九届中国钢铁年会论文集）