城轨车辆转向架的维护与检修-轮对轴箱装置及其维护与检修

6.3.2轮对轴箱装置的维护与检修教学目标

通过本课程的学习了解车轮踏面擦伤的原因，并会对其故障进行分析与处理。教学重点1、车轮踏面擦伤；2、车轮踏面剥离。01常见故障与分析（一）车轮踏面擦伤车轮踏面与钢轨之间产生强烈摩擦，摩擦高热导致车轮踏面局部受损，并伴随发生金属相变，出现硬而脆的马氏体组织。擦伤发生后，车轮圆度受损，严重时可导致车轮“打点”异音，表现为异音频率与车速高低成正比。1、故障图例如图3-28，3-29，3-30所示。

01常见故障与分析（一）车轮踏面擦伤

012、故障分析在列车制动的过程中，由于受到某种因素的影响，如制动系统性能不佳、轮轨黏着力降低、选取的制动级位不恰当等，造成轮对瞬时抱死，从而导致擦伤。如擦伤尺寸超限且不及时处理，在轮轨接触力的作用下将造成该部位逐步剥落，产生车轮踏面剥离。

013、故障处理（1）发现车轮踏面存在擦伤时，填报故障单，并注明比对相应的规程标准结果。（2）如未超限，则在后续运用中继续观察；如已超出限度要求，则应尽快安排镟修。（3）对于可引起车轮打点异响的擦伤，予以镟修处理。

01（二）车轮踏面剥离车轮踏面整个圆周或局部出现不规则网状裂纹、龟纹状裂纹或层状金属剥落。1、故障图例如图3-31，3-32所示。

012、故障分析

从长期相关研究的结果和机理分析来看，车轮踏面剥离主要分为制动剥离、接触疲劳剥离、擦伤剥离三种；从材料失效机理上分析主要可以归结为两类：一类是由交变接触应力引起的接触疲劳损伤，另一类是由摩擦热循环引起的热疲劳损伤。接触疲劳损伤：车轮踏面与所接触到的钢轨或闸瓦之间相互作用，作用过程中踏面局部金属发生相变，出现硬而脆的马氏体组织。在轮轨接触力的长期作用下，该部位逐步剥落，产生车轮踏面剥离。热疲劳损伤：列车制动时将使车轮温度升高，如制动过于频繁或其它因素影响，导致车轮踏面温度在较短的时间内急剧反复变化，在零件内部就会产生热应力。温度反复变化，热应力也随着反复变化，从而使材料受到疲劳损伤。013、故障处理（1）发现车轮踏面存在剥离时，填报故障单，并注明比对相应的规程标准结果；（2）如未超限，则在后续运用中继续观察；如已超出限度要求，则应尽快安排镟修；（3）对于可引起车轮打点异响的剥离，予以镟修处理。6.3.2轮对轴箱装置的维护与检修（2）教学目标通过实训，能正确使用轮对检查器测量轮对的各部尺寸。教学重点1．城市轨道交通车辆专业课程教材：《城市轨道交通车辆》、《地铁车辆构造与维修管理》等。2．工具设备及使用方法：工具设备：轮径尺、轮对内侧距测量尺、轮缘形状专用测量尺（测量“QR”值）、轮缘高度/厚度测量尺、轮缘尺寸专用测量仪、车轮轮辋侧面鼓起专用测量仪。使用方法：按设备及工具的操作规程要求进行使用。目录车轮直径检查，用轮径尺测量轮缘尺寸检查轮缘高度检查010203轮缘厚度检查0401轮对的检查与尺寸测量1．车轮直径检查，用轮径尺测量

城市轨道交通车辆的车轮公称直径为840mm，采用磨耗型踏面，允许车轮磨耗最小直径为770mm，并在轮辋上刻有一沟槽记痕。图1车轮几何尺寸检查参考点01轮对的检查与尺寸测量2．轮缘尺寸检查（在P1和P2之间测量）轮缘形状专用测量尺测量轮缘根部的最小厚度为26mm，轮缘角为70°，由于轮缘角的测量很困难，因策制造商提供了一个以轮缘角和轮缘根部的宽度等因素为依据而制造的专供测量轮缘形状的专用量具并用该尺的特定的“QR”值来指示轮缘的综合值。轮缘的“QR”值应在6.5~12.5mm范围内。测量尺轮缘的QR的值，应在轮缘两个接近180度的点测量，检查量规的触点是否接触轮缘，如果触点在轮缘公差之外（即接触到轮缘）则需要镟修后使用，否则更换轮对。01轮对的检查与尺寸测量2．轮缘尺寸检查（在P1和P2之间测量）QR值不得超出6.5~12.5mm这个范围，否则应将车轮进行镟修。

图2车轮qR值检查01轮对的检查与尺寸测量3．轮缘高度检查

使用轮缘高度检查尺检查轮缘高度。在轮缘两个接近180度的点测量轮缘值，检查量规的触点是否接触到车轮踏面，如果触点在轮缘公差之外（即没有接触到踏面）则需要镟修后使用，否则更换轮对。轮缘最大高度为31mm图3轮缘高度检查01轮对的检查与尺寸测量4．轮缘厚度检查

使用专用测量尺检查轮缘厚度。在轮缘两个接近180度的点测量轮缘厚度值，检查量规的触点是否接触到车轮踏面，如果触点在轮缘公差之外（即接触到踏面）则需要镟修后使用，否则更换轮对。轮缘最小厚度为22mm。图4轮缘厚度检查01轮对的检查与尺寸测量5．轮缘尺寸的精确测量检查采用一种可调专用测量仪在车轮的合适位置精确测量轮缘尺寸QR、高度和宽度。如下图所示，既可测量车轮轮缘QR值、高度、宽度的测量。图5车轮轮缘QR值、高度、宽度的测量01轮对的检查与尺寸测量6．车轮轮辋侧面鼓起检查

使用车轮轮辋侧面鼓起专用量规检查车轮轮辋侧面鼓起，如果量规的边缘接触到了车轮轮辋，则车轮需要镟修后使用，否则更换轮对。一旦发现鼓起金属开裂或裂纹，车轮必须退卸。车轮论轮辋最大鼓起厚度为6mm。图6车轮轮辋侧面鼓起检查01轮对的检查与尺寸测量7．轮辋宽度检查使用合适量规检查车轮轮辋宽度。如果量规的边缘与轮辋接触，则车轮需要镟修后使用，否则更换轮对。车轮轮辋最大宽度为140mm。图7车轮轮辋宽度检查01轮对的检查与尺寸测量8．车轮内侧距检查使用合适量规检查车轮轮辋宽度。如果量规的边缘与轮辋接触，则车轮需要镟修后使用，否则更换轮对。车轮轮辋最大宽度为140mm。图7车轮轮辋宽度检查6.3.1轮对轴箱装置教学目标1、熟练掌握轮对的基本结构和作用。2、数量掌握轴箱和轴承的基本结构和功能。教学重点1、轮对的基本结构。2、轴箱基本结构。3、轴承的作用和结构。目录轮对轴箱轴承01020301一、轮对

（1）轮对的作用轮对直接向钢轨传递车辆的重量，通过轮轨间的粘着产生牵引力或制动力，并通过轮对的回转实现车辆在钢轨上运行。制动时能使车辆在规定距离内停车；此外还承受着从车体、钢轨两方面传来的静、动作用力，受力很复杂。轮对性能好坏直接影响到车辆的运行品质。（2）主要技术要求：

1）为了提高车辆动力学性能，在保证足够强度和一定使用寿命的前提下，使其重量最小，并具有一定弹性，以减少轮轨之间的作用力；

2）应具备运行阻力小，耐磨性好的优点；

3）应能适应车辆直线运行，又能顺利通过曲线，还应具备必要的抵抗脱轨的安全性。01一、轮对

轮对由一根车轴和两个相同的车轮组成，在轮轴结合处采用过盈配合，使两者牢固地结合在一起。01一、轮对

3、轮对组成1）车轴车轴是转向架的关键部件之一，其作用主要是连接车轮和转向架的构架、支撑转向架和车体、传递牵引力、传递制动力、承受车体重量。其结构如图所示：

1、轴颈2、防尘挡板座3、轮座4、齿轮箱座5、齿轮箱轴承座6、轴身01一、轮对

轴颈

轴颈是车轴上外径最小的部分。其作用：

1)是用以安装滚动轴承

2)是承担着车辆重量

3)是传递着各个方向的静载荷和动载荷。轴颈轴颈01一、轮对

轮座轮座是车轴与车轮配合的部位，也是车轴上直径最大的部位。同时，轮座又是车轮受力最大的部位。为了保证轮轴之间有足够的压紧力，轮座直径往往比车轮孔径要大0.10~0.35mm。为了便于轮轴压装，减少应力集中，轮座外测直径往往向外逐渐减小成为锥体，锥体长度为12~16mm，其小端直径比大端直径要小1mm。

这样在压装轮对时，便于停放车轮，也利于压装推进，预防车轮孔拉伤车轴。轮座01一、轮对

防尘板座防尘板座是车轴与防尘板配合的部位，其直径比轴颈直径大、比轮座轴颈小，是轴颈与轮座的中间过渡部位，以减少应力集中。防尘板座防尘板座轴身轴身处在车轴的中央部分，该部位受力最小。轴身01一、轮对

车轴材质及要求车轴采用优质碳素钢加热锻压成型，经过热处理和机械加工制成。车轴钢的化学成分以及热材料后的机械性能要符合相关规定。空心车轴车轴是转向架簧下质量的主要组成部分，降低簧下质量可以改善车辆运行平稳性和减小轮轨之间的动作用力，车轴主要承受横向弯矩作用，截面中心部分应力很小，制成空心后，对强度影响很小。01一、轮对

2）车轮

1)车轮结构地铁车轮一般都采用整体辗钢车轮，它包括踏面、轮缘、轮辋、辐板和轮毂五个部分。车轮与钢轨的接触面称为踏面。一个突出的圆弧部分称为轮缘，是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分。轮辋是车轮上踏面下最外的一圈。轮毂是轮与轴相互配合的部分，辐板是联接轮辋与轮毂的部分。1.踏面2.轮缘3.轮辋4.辐板5.轮毂图8车轮01一、轮对

2）车轮1．轮辋2．辐板3．踏面4．轮缘5．轮毂6．注油孔7．轮饼磨耗到限标志01一、轮对

2）车轮

1)车轮结构地铁车辆轮对采用整体辗钢轮，采用LM型的磨耗型踏面，由踏面、轮缘、轮辋、辐板和轮毂组成，新车轮的轮径为840毫米，磨耗极限轮径为770毫米，该限值用一沟槽在车轮上标注出来。01一、轮对

2）车轮

1)车轮结构踏面轮缘轮辋幅板轮毂1、轮缘：是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分。2、踏面：做成一定的斜度，作用是：（1）便于通过曲线（2）自动调中（3）踏面磨耗沿宽度方向比较均匀01一、轮对

2）车轮

为了降低噪音，有些车辆还采用弹性车轮、消音车轮、S型辐板车轮、双S型辐板车轮、带制动盘的车轮来实现降噪功能。

2）车轮材质广州地铁1、3、4号线车轮材质均为R8-T，其中R8表示车轮钢的钢种，T表示轮辋淬火，都是按照国际铁路联盟标准UIC812-3标准生产的车轮。2号线采用S型辐板车轮的CL60钢车轮，国内大铁路车轮一般用这种车轮钢。车轮钢要求强度高，韧性好，裂运用中不会发生崩故障，要求具有与钢轨相匹配的硬度，要尽量降低轮、轨磨损，减少踏面疲劳剥离。01一、轮对

2）车轮

3）锥形踏面早期车轮踏面需要做成一定的斜度，踏面呈锥形，其作用是：①便于通过曲线。车辆在曲线上运行，由于离心力作用，轮对偏向外轨，外轨上滚动的车轮，其滚动圆直径较大，而内轨上的车轮滚动圆直径较小，减少外轨车轮在钢轨的滑行。②可自动调中。车轮在直线线路上运行时，如果车辆中心线与轨道中心线不一致，则同样会引起轮对两车轮滚动圆直径的不同，轮对在滚动过程中能自动纠正偏离位置。01一、轮对

2）车轮

3）锥形踏面01一、轮对

2）车轮

4)磨耗型踏面锥形踏面容易导致蛇形运动，容易磨损，且镟轮后损耗比较大，现已被磨耗型踏面代替。磨耗形踏面是在锥型踏面的基础上，一开始就把车轮踏面做成类似磨耗后的稳定形状，即磨耗型踏面。LM型踏面是我国车辆广泛采用的磨耗型踏面，4号线采用。国外一般采用UICORES1002磨耗型踏面，在1、2、3号线车采用。01一、轮对

2）车轮

4)磨耗型踏面1）、轮辋宽度：标准为135mm2）、车轮的名义直径：840mm3）、轮缘高度：标准为27mm4）、轮缘厚度：标准为32mm基本尺寸01二、轴箱和轴承

轴箱与轴承的作用是，将轮对和构架联系在一起，使轮对沿钢轨的滚动转化为车体延线路的平动。并承受车辆的重量，传递各方向的作用力。1-车轴2-防尘挡圈3-密封4-轴箱后盖5-圆锥滚子6-轴承外圈7-轴箱体8-轴承内圈9-内圈压板10-螺栓11-速度传感器12-轴箱盖01二、轴箱和轴承轴承

车辆用轴承主要有滑动轴承和滚动轴承两种，它们的轴箱结构也有所不同。与滑动轴承相比较，采用滚动轴承在提高承载能力的同时，降低了轴箱磨擦系数，可显著降低车辆的起动阻力和运行阻力，改善车辆走行部分的工作条件，减少燃轴（轴箱轴承烧损）的惯性事故，并大量地减少了轴承的维护和检修工作量，降低了运营成本。01二、轴箱和轴承轴承

城轨车辆普遍采用滚动轴承，滚动轴承按滚子形状可分为圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承。根据轴承结构特点，又可分为整体式轴承和分体式轴承。轴承由外圈、内圈、滚子、保持架组成。国内进口轴箱轴承主要轴承品牌为SKF和FAG。01二、轴箱和轴承轴承

①圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承的滚子是圆柱型的，一般属于双列分体式轴承，采用聚合物保持架，用迷宫环对润滑脂进行非接触式密封。轴承滚子既能承受径向力，又能承受轴向力。但圆柱滚子轴承的轴向力主要靠滚子端面和挡边承受，滚子端面与挡边之间的摩擦是滑动摩擦，摩擦力较大，容易导致轴温升高，降低润滑脂使用寿命，轴承使用寿命也会受到影响。01二、轴箱和轴承轴承

②圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承（TBU）目前运用比较广泛。TBU采用圆锥滚子，一般为整体式轴承，也采用聚合物保持架，其主要轴向载荷由滚道承受（另约20％～30％由挡边承受）。一般采用传统的接触式橡胶密封，即卡紧式密封件，能提高了润滑脂对污染的防护能力，延长了油脂寿命，并使轴承具有更好的性能和更长的寿命。

01二、轴箱和轴承轴承的结构

轴承基本结构是由外圈、内圈、滚子、保持架组成。轴箱装置横向力传递顺序（假设相对于车体轮对向右偏移）：右端：车轴→防尘挡圈→轴承内圈→滚子→轴承外圈→轴箱→转向架→车体左端：车轴→螺栓→内圈压板→轴承内圈→滚子→轴承外圈→轴箱后盖→螺栓→轴箱→转向架→车体

01二、轴箱和轴承圆柱滚动轴承轴箱装置1-车轴2-防尘挡圈3-密封4-圆柱滚子5-轴承外圈6-轴箱7-轴承内圈8-内圈压板9-螺栓10-轴箱盖01二、轴箱和轴承轴承的结构

广铁二号线轴箱装置01二、轴箱和轴承广地二号线轴箱装置1-车轴2-防尘挡圈3-密封4-轴箱后盖5-圆锥滚子6-轴承外圈7-轴箱体8-轴承内圈9-内圈压板10-螺栓11-速度传感器12-轴箱盖

01二、轴箱和轴承分体式轴承和整体式轴承比较目前，分体式和整体式轴承（completetaperbearingunit简称：CTBU）都广泛应用于城轨车辆的轴箱轴承上。两种轴承的比较如下：

a结构方面分体式轴承的内圈、保持架和滚子、外圈是独立的，在拆卸过程中要分别拆下，没有润滑脂的密封腔，结构简单；整体式轴承是在生产过程中，将轴承各部件连同防尘挡圈装配成一个整体，并将足够数量的润滑脂密封在轴承的密封腔内，结构相对复杂01二、轴箱和轴承分体式轴承和整体式轴承比较b润滑脂密封方面