地铁车辆轴箱轴承失效分析

地铁车辆轴箱轴承失效分析

李翔

李翔（深圳地铁集团运营总部（车辆中心）广东深圳518000）

摘要：本文通过对一故障轴承的解体，仔细分析各个部件的外观，得出失效原因。通过与相关标准的对比，判断为一典型故障，并制定了相关有效措施。

关键词：轴箱轴承失效分析控制

一、背景地铁A型车辆在运营过程中轴箱出现异音，为查明异响的发生原因，决定对其轴箱轴承进行了分解检查。而下表为该轴承的相关应用信息：

二、解体分析轴承清洗前，对轴承组件进行检查，轴承A侧(轴端压盖侧)转动灵活，B侧(后挡侧)转动卡滞。

轴承清洗后，对组件进行检查：外圈外表面承载区：轴承外圈承载区可见A侧可观察到承载痕迹，大部分位置磷化膜完好；外圈承载区B侧可见明显蠕动腐蚀痕迹，且这部分承载痕迹明显重于A侧。

外圈外表面承载区外圈滚道状态：A侧滚道面状态良好。磷化膜完好，滚动痕迹很轻。

B侧外圈承载区滚道约100°范围剥离，未剥离区域滚道面可见异物压痕。

内圈状态：A侧内圈状态良好,挡边未见异常。

B侧内圈滚道面可见异物压痕，因剥离金属所致，挡边可见轻微擦伤。

滚子状态：A侧滚子状态良好，在放大照片中清晰可见原始的超精加工痕迹。

B侧滚子滚动面可见异物压痕，大端面可见明显磨损痕迹。

A侧保持架状态良好。

B侧保持架状态良好。

密封件状态良好。

后挡圈可见局部磕伤，并经过修磨。

中隔圈状态良好。

三、轴承失效分析*（一）故障复位根据失效轴承本体检查显示，B侧外圈滚道承载区下方约100°范围出现集中剥离区，并可见原始损伤区域的圆形疲劳纹路，此原始剥离区域与轴承外圈局部承载痕迹相对应。

对比轴承A、B侧滚动痕迹发现，B侧内圈的滚道面磨损痕迹较重，挡边及滚子大端面可见轻微磨损。而A未见明显磨损痕迹，滚子滚动面的超精加工刀纹清晰可见。由此可见轴承内部受力不均匀，B侧受力远大于A侧。

（二）故障形成机理由于轴承外表面所承受的所有载荷最终都转化为轴承内部的线接触集中承载（滚子轴承）。原本轴承中在承载区的所有滚子均应承载，但从外圈承载区判断，B侧滚子可能只有外圈中间承载痕迹下面的1~2粒滚子承载，再由轴承A、B侧滚动面对比可见A侧滚动痕迹很轻，也说明B侧承载比A侧大得多。由此形成轴承B侧局部滚道承载（过载），此处的滚道面在长期的碾压交变压力作用下，产生疲劳剥离。并由此原始损伤不断碾压，逐步扩大，形成大面积的剥离区域。

在GB/T26411-2009/ISO15243:2004中列举了表面疲劳产生的剥离失效模式：当滚动体在后续的运行过程中通过上述损伤时，必然在损伤处产生振动冲击而使得滚道表面产生疲劳，并逐步剥落。而剥落下的金属颗粒在剥落区附近的碾压过程中形成硬质异物压痕，导致不规则的更大面积的表面起源形疲劳、剥落和剥离。随着剥落金属碎削的增加，轴承运行中逐渐出现卡滞现象。

（三）可能导致承载区内局部损伤的原因基于上述现象和机理的分析，导致轴承局部静态损伤的可能性很多，如：轴承安装后长期偏载，即长期承受指向B侧的轴向力，使B侧滚子受力远大于A侧。

轴承与其他刚性物体的碰撞轴承搬运过程中，轴承安装在轴颈上后，相邻轮对撞击，构架组装时转臂的冲击，等等。

四、控制措施（一）在轴承组装的整个处理过程中，包括入厂检验、轴承运转、压装等过程都要防止轴承摔落或意外冲击。尽可能避免轮对组装后的转运和吊装操作，以免在操作过程中撞击轮对的关键部位尤其是对轴承部位的冲击。

（二）在必须进行轮对转运的所有操作中，必须做好防护工作。

（三）按照相关文件要求运输、储存和使用轴承，保证轴承安全可靠的使用。

参考文献1]成大先，化学工业出版社.机械设计手册(第5版·单行本):轴承，2010.1.2]杨国安，中国石化出版社.滚动轴承故障诊断实用技术，2012.1.3]SKF集团，SKF轴承综合型录，2011.12