某地铁轴箱轴承润滑脂渗漏问题分析

某地铁轴箱轴承润滑脂渗漏问题分析

马荣 王越

中车唐山机车车辆有限公司 河北 唐山 064000

摘要：本文通过对某地铁轴箱轴承润滑脂渗漏问题的原因进行调查分析，查明原因是由于轴承选用润滑脂机械安定性较差、注脂量较大引起；同时分析了润滑脂机械安定性对润滑脂影响、分析了轴承注脂量对轴润滑脂渗漏可能的影响，对于轴承选脂有一定参考意义。

关键词：轴承 润滑脂 渗漏

1.问题提出

润滑脂是轴箱轴承的重要组成部分，不仅起到降低摩擦阻力、减轻磨损的作用，还有冷却、散热、密封、减振、防锈等功能；轴箱轴承润滑脂的渗漏会对轴承造成很大伤害，使得轴承在高速旋转时各部件直接接触而加剧磨损，从而损坏滚道、滚动体、保持架等零部件，最终可能导致热轴或燃轴^［1］。

某地铁公司B型地铁车辆装用的自密封双列圆柱滚子轴承在列车运行10万公里前后出现批量润滑脂渗漏的情况，对全线车辆进行普查，累计发现润滑脂渗漏超过30g的轴端63处，占比总轴端3.28％左右，其中超过100g的轴端1处；普查车辆最少走行里程7.9万公里，最大走形里程21.7万公里。

2.原因调查

2.1转向架设计结构

该车转向架是基于我公司B型地铁转向架设计平台设计，其基本结构与我公司前期生产其他线路车辆相同，目前在该平台车型车辆运营里程最长的已达32万公里，仅出现3起轴箱轴承润滑脂轻微渗漏情况，无大批量渗漏问题发生。排除轴箱轴承润滑脂渗漏由转向架结构设计原因引起。

2.2轴承运用情况

2.2.1轴承结构

该轴承由内圈、外圈、滚子、保持架、非接触式密封罩组成，是时速80公里B型地铁轴箱轴承应用成熟的双列圆柱滚子轴承。该轴承在中国市场使用量超过5万套，国内12个城市超过30条地铁线路使用。曾有国内不同城市7条线路反馈轴承在运行过程中出现过不同程度润滑脂渗漏现象。

2.2.2轴承寿命

轴承计算寿命L₁₀为2820.01百万转，换算里程为713万公里，满足设计需求。

2.2.3轴承润滑脂

该款轴承选用润滑脂型号为Shell GadiusRail S4 EUDB，其各项参数见，参数满足标准要求。

2.2.4润滑脂填充量

根据相关技术文献及试验研究^［1］，滚动轴承填脂量在轴承内部腔体体积大约20％～30％时为适宜，多余的润滑脂会被挤出轴承。该款自由空间为743cm³，按照前述理论，填脂量约为：

m=V*P*ρ

V轴承内部自由空间，743cm³；

P注脂量占空间比例，20％～30％；

ρ润滑脂密度，0.92g/cm³。

即约137g～205g为宜。轴承实际注脂量为210g，略高于理论注脂适量值。

注脂量充裕是造成轴承润滑脂渗漏的原因之一。

2.3.5渗漏轴承润滑脂性能

分别对渗漏量为97.8g（A组）、103g（B组）的轴承润滑脂进行了检测，两次油脂检测结论显示，红外光谱图正常，水含量、金属元素含量及含油量均正常，润滑脂锥入度从NLGI 2.5 变成NLGI 1-2甚至NLGI 0-1，变化较大。

润滑脂主要由基础油和稠化剂组成，为了改进产品的某些特性，还会加有适当的添加剂。稠化剂为锂皂的润滑脂称为锂基润滑脂，润滑脂中的锂皂经过制脂工艺后呈纤维状的胶束而存在，俗称皂纤维，由皂纤维互相交错搭成三维骨架，将基础油保持其中，形成具有一定强度的结构分散体系。轴承运转时，在剪切力作用下，皂纤维的结构骨架逐渐变形和互解，皂纤维倾向于沿着剪切力的方向定向排列，还有一部分被剪切成更小的颗粒，润滑脂变稀，变成粘度接近基础油的流体而起润滑作用。当停止剪切时或轴承停止转动时，结构骨架又逐渐恢复，润滑脂又变稠，保持在轴承中和润滑面上不会流失。但在强烈的剪切作用下，由于一部分皂纤维已被剪断，润滑脂无法恢复到原来的锥入度。润滑脂机械安定性是指润滑脂在机械剪切力的作用下，其骨架结构体系抵抗从变形到流动的能力，即在一定量的剪切力的作用下润滑脂锥入度变化情况。从两次轴承润滑脂检测结果看，该款润滑脂锥入度变化较大、机械安定性不理想。

润滑脂锥入变大是促使润滑脂渗漏的原因之一。

2.3轴承安装过程

对影响轴承装配的轴端各零部件及轴承组装记录进行调查，各零部件尺寸、轴承压装过盈量、轴承压装曲线等各项数据均满足技术要求。排除轴承装配原因导致润滑脂渗漏的可能。

2.4列车受力情况

查阅了该线车辆型式试验报告，出于对比考虑，同时查阅了同平台不同城市两条线路型式试验报告。三条线车辆从型式试验测得的运行平稳性指标均为优级，对比之下本线车辆振动加速度与振动频率的综合水平优于另外两个参比项目。

另外，检查该线车轮轮缘均无异常磨损情况,踏面磨耗正常。

通过分析，排除该线车辆轴承承受连续异常横向力及异常垂向冲击载荷的情况。

4.总结

轴箱轴承的应用工况极为复杂，运用温度、轴承受力、油脂性能、油脂量等均会影响轴承润滑脂的渗漏情况。轴承在运转初期，轴承滚道旋转会将多余的润滑脂挤到滚道两侧即轴承中间和轴承两侧密封位置，在运行过程中，受线路冲击或者振动的影响，轴承内部存在一定的横动，部分存储在密封处的润滑脂脂将被挤出轴承，造成漏脂；轴承运用温度变高润滑脂粘度下降或润滑脂锥入度较高时，润滑脂流动性增强，增加漏脂可能。该密封形式的轴承，从结构上决定了，其有一定的概率会出现润滑脂渗漏问题。该款轴承注脂量充裕、运行一段时间后锥入度变大即润滑脂机械安定性不够理想，造成了润滑脂渗漏情况的加剧。

5.解决方案

针对轴承注脂量富余且润滑脂机械安定性不够理想的情况，轴承供应商研究优化该款轴承的油脂选型及注脂量。将该款轴承润滑脂升级为机械安定性更好的全合成油脂美孚SHC100，并降低轴承注脂量至168g。装用美孚合成油脂的八套轴承经过一个架修期的考核，运用情况良好。

对于本项目，待列车架修轴承返厂时，由轴承供应商为轴承升级润滑脂，彻底解决轴承润滑脂渗漏问题。

参考文献

［1］胡瀚文.轴箱轴承润滑脂稀释泄漏问题的分析与解决［J］.铁道机车车辆工人,2011（3）:17-20.

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