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.docx

1、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

2、 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.tarol130 240-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

3、 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

4、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。

5、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 1

6、2 克之间。2.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

7、），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)mm 2 /s 密度(kg/dm 3 ) 1 l218 -30140 40 约 0.92 l055 -40140 82 0.94.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 fag 轴