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　　摘　要：從軸承的潤(rùn)滑狀況、制造質(zhì)量和配合尺寸等方面對(duì)某新型地鐵車輛轉(zhuǎn)向架軸箱溫升異常進(jìn)行分析，確定軸承安裝孔尺寸與形位公差不理想是導(dǎo)致溫升異常的主要原因，并進(jìn)行溫升試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　關(guān)鍵詞：軸箱；溫升；原因分析；溫升試驗(yàn)
　　1　影響軸箱溫升的因素
　　軸箱組裝（簡(jiǎn)稱軸箱）是機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架上的關(guān)鍵部件之一，在其運(yùn)用過程中溫升正常是其工作狀態(tài)良好的重要標(biāo)志。一旦溫升異常，將加速軸承的損壞，并可能造成熱軸，對(duì)行車安全造成嚴(yán)重威脅。
　　如果裝配和潤(rùn)滑得當(dāng)，軸箱溫升曲線一般如圖1中的曲線Ⅰ所示。在開始運(yùn)轉(zhuǎn)階段，軸箱軸承轉(zhuǎn)速提高，單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量持續(xù)增加，軸箱溫度上升很快。但是軸箱溫度的快速上升使得軸箱與外界環(huán)境之間溫度差增大，散熱速度加快，溫升速度趨緩。隨著軸承轉(zhuǎn)速升至某一速度并保持該速度持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，軸箱的發(fā)熱（主要是軸承的發(fā)熱）與散熱漸漸達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡，溫升維持在某一水平。 　　可見，軸箱溫升的高低程度取決于發(fā)熱與散熱兩個(gè)方面。如果某些因素導(dǎo)致軸箱軸承發(fā)熱量增加或軸箱散熱水平下降，而其它條件保持不變，則軸箱溫升水平將升高，其溫升曲線如圖1中的曲線Ⅱ所示。一旦曲線Ⅱ的發(fā)熱、散熱平衡點(diǎn)過高，就會(huì)出現(xiàn)溫升異?，F(xiàn)象。
　　2　某新型軸箱溫升異常的原因分析
　　我公司在2006年研制某新型地鐵車輛轉(zhuǎn)向架時(shí)，參照EN12082《鐵路用軸箱性能試驗(yàn)》對(duì)新設(shè)計(jì)的軸箱進(jìn)行了溫升試驗(yàn)。模擬實(shí)際工況運(yùn)轉(zhuǎn)2h，4個(gè)軸箱的Z終溫升有所差異，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位軸箱的溫升較為均勻且均小于30K，Ⅳ位軸箱溫升異常（接近40K）。各軸箱的Z終溫升值和溫升曲線分別如表1和圖2所示。 　　本次軸箱溫升試驗(yàn)中的4個(gè)軸箱體材質(zhì)相同、表面涂層工藝相同，通風(fēng)冷卻方式一致。因此，Ⅳ位軸箱溫升異常應(yīng)該不是其散熱條件特別惡劣（4個(gè)軸箱散熱條件基本相同）所致，而極可能是其軸承異常發(fā)熱引起的。
　　但影響軸承發(fā)熱的因素有很多，如軸承質(zhì)量、潤(rùn)滑狀況、配合、運(yùn)轉(zhuǎn)速度以及承載大小等。為了確定導(dǎo)致Ⅳ位軸箱溫升異常的原因，我們對(duì)這4個(gè)軸箱進(jìn)行解體并對(duì)比檢查軸承的潤(rùn)滑狀況、制造情況及配合情況等關(guān)鍵因素。
　　2.1軸承的潤(rùn)滑狀況
　　潤(rùn)滑脂可以隔離軸承滾動(dòng)體的金屬表面，減小摩擦與磨損^[1]，并帶走軸承中產(chǎn)生的摩擦熱，因此有助于軸箱溫升維持在較低水平。但是，如果潤(rùn)滑脂變質(zhì)或混入了雜質(zhì)，將會(huì)影響其潤(rùn)滑作用的發(fā)揮。加脂量的多少也很重要，一般以占軸承腔1/3～1/2的空間為宜。軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂過少，則潤(rùn)滑不充分，軸箱溫升難以維持在較低水平;軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂過多，則多余的潤(rùn)滑脂將堆積在軸承的滾道和保持架上，軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)阻力增大，摩擦生熱增多，軸箱溫升也會(huì)偏高。對(duì)比檢查發(fā)現(xiàn)，上述各軸承中的潤(rùn)滑脂填充量適中，顏色正常，濃度均勻，沒有硬塊和顆粒，無異常情況。顯然，各軸承潤(rùn)滑狀況均正常，Ⅳ位軸箱溫升異常不是其軸承潤(rùn)滑不當(dāng)所致。
　　2.2軸承的制造情況
　　如果軸承外圈、內(nèi)圈、擋圈各表面光潔度不合格，有劃痕、劃傷^[2]等，就可能增大軸承的表面摩擦力矩，導(dǎo)致軸承摩擦生熱增多。但通過對(duì)清洗干凈的軸承進(jìn)行目測(cè)檢查，各軸承的外圈、內(nèi)圈、擋圈的表面未發(fā)現(xiàn)有劃痕、劃傷，滾動(dòng)體也沒有出現(xiàn)異常磨損。對(duì)軸承的外徑、內(nèi)徑、高度等關(guān)鍵尺寸進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果均符合軸承圖紙要求。因此，Ⅳ位軸箱溫升異常也不是其軸承尺寸不合格或表面狀況不正常所致。
　　2.3軸承的配合情況
　　每一種軸承在一定的條件作用下，都有Z佳的徑向工作游隙^[1]。該徑向游隙保證軸承的負(fù)荷合理地分布于滾動(dòng)體之間，潤(rùn)滑脂油膜厚度合理且不容易破壞，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦阻力小，溫升正常。
　　軸承的徑向工作游隙視徑向配合游隙而定，而徑向配合游隙取決于原始徑向游隙和軸承的配合^[3]。因此，在原始徑向游隙一定的前提下，軸承的配合如果過松或過緊，軸承的徑向工作游隙將過大或過小，偏離其Z佳徑向工作游隙，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)溫升異常的現(xiàn)象。
　　為了解各軸承的配合情況，對(duì)車軸軸頸部位的直徑尺寸和軸箱軸承安裝孔直徑尺寸進(jìn)行了測(cè)量。表2為實(shí)測(cè)的軸頸直徑尺寸偏差以及換算的軸承內(nèi)圈配合情況；表3為實(shí)測(cè)的軸承安裝孔直徑尺寸偏差以及換算的軸承外圈配合情況。 　　從表2中可以看出:軸頸直徑尺寸偏差在尺寸公差帶范圍內(nèi)（軸頸直徑公差為+0.043～+0.068，軸承內(nèi)徑公差為-0.025～0），各軸承內(nèi)圈的配合情況符合配合要求（軸承內(nèi)圈配合要求為U0.043～U0.09）。
　　從表3中可以看出：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位軸箱體的軸承安裝孔圓柱度相對(duì)較好，直徑尺寸雖有一定起伏，但均在尺寸公差帶范圍內(nèi)（軸承安裝孔直徑公差為-0.016～+0.030，軸承外徑公差為-0.030～0），軸承外圈的配合情況滿足軸承配合要求（軸承外圈配合要求為U0.016～s0.060）；Ⅳ位軸箱體的軸承安裝孔的部分實(shí)測(cè)直徑尺寸落在尺寸公差帶范圍之外，圓柱度較大（約為0.075），軸承外圈的配合情況與配合要求之間有一定的差距。
　　3　試驗(yàn)驗(yàn)證
　　為了對(duì)上述分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，選取了4件尺寸合格的同型號(hào)軸箱體按首次試驗(yàn)的方案進(jìn)行了重新試驗(yàn)。重新試驗(yàn)用軸箱體的軸承安裝孔直徑尺寸偏差以及軸承外圈的配合情況如表4所示。重新試驗(yàn)的各軸箱Z終溫升值和溫升曲線分別如表5和圖3所示。 　　從表4中可以看出，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ位軸箱體的軸承安裝孔直徑尺寸全部合格，軸承外圈的配合情況均符合軸承配合要求。但比較而言，Ⅲ位軸箱體的圓柱度Z為理想（約為0.02），尺寸也Z為均勻；Ⅰ、Ⅳ位軸箱體的圓柱度也比較理想，但比Ⅲ位軸箱體稍差一些；Ⅱ位軸箱體的軸承安裝孔直徑尺寸起伏較大，圓柱度相對(duì)較差（約為0.045）。從表5和圖3可以看出，Ⅲ位軸箱溫升Z低，Ⅱ位軸箱溫升Z高，Ⅳ位軸箱與Ⅰ位軸箱溫升處于中間。
　　可見，在這兩次溫升試驗(yàn)中，軸箱溫升水平的高低與其軸箱體軸承安裝孔的直徑尺寸及其均勻性之間均有著較為明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　4　結(jié)論
　　軸箱軸承的配合是影響軸箱軸承發(fā)熱和軸箱溫升的主要因素之一，而合理的軸承配合必須靠與之配合的部位（主要是軸頸和軸承安裝孔）的尺寸公差與形位公差來保證。在首次溫升試驗(yàn)中，Ⅳ位軸箱溫升異常主要是其軸箱體的軸承安裝孔直徑尺寸公差與形位公差不理想影響了軸承的配合所致。
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