劉文勝 汪曙俊 劉婧茹 文婧

摘 ?要：隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大帶來(lái)的交通擁堵問(wèn)題日漸突出，一線城市率先建設(shè)了城市地鐵網(wǎng)，針對(duì)地鐵車輛軸箱軸承的工況條件和使用要求，從結(jié)構(gòu)、材料、性能等多方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出該軸承的統(tǒng)型的建議，建議采用整體式密封軸承。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;車輛軸箱軸承;統(tǒng)型建議

中圖分類號(hào)：U270 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 ?引言

改革開放后，隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大帶來(lái)的交通擁堵問(wèn)題日漸突出，國(guó)內(nèi)一線城市率先開始建設(shè)城市地鐵網(wǎng)，同時(shí)引入了一批當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)的地鐵車輛及技術(shù)，然后在消化、吸收和再創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，逐步形成符合中國(guó)地域特色的地鐵車輛制造技術(shù)，車輛制造所用的絕大部分零部件也實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化[1]。由于引進(jìn)技術(shù)、國(guó)產(chǎn)地鐵車輛制造商和車輛業(yè)主需求的不同，導(dǎo)致這些車輛中所用的許多相同功能零部件不能通用，從而限制了制造商和業(yè)主的選擇權(quán)和采購(gòu)渠道，增加了采購(gòu)成本和采購(gòu)周期，給制造商和業(yè)主帶來(lái)不便。

同樣，受各種因素制約，車輛軸箱軸承（以下簡(jiǎn)稱軸承）是地鐵車輛中極少數(shù)未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，且供應(yīng)商和規(guī)格眾多的零部件之一[2]。目前，國(guó)內(nèi)新造軸承的供應(yīng)商全被SKF、FAG、NSK和TIMKEN等國(guó)外制造商瓜分，甚至一個(gè)供應(yīng)商在相同規(guī)格車輛上供應(yīng)數(shù)種結(jié)構(gòu)的軸承。為此，國(guó)家有關(guān)部門將《系列化中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)地鐵列車研制及試驗(yàn)》列入國(guó)家重大技術(shù)裝備攻關(guān)工程項(xiàng)目進(jìn)行攻關(guān)，攻關(guān)項(xiàng)目中包含軸承的統(tǒng)一規(guī)格和結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱統(tǒng)型）的課題。

1 軸箱軸承的基本結(jié)構(gòu)

目前，國(guó)內(nèi)地鐵軸箱軸承按輪對(duì)車軸軸頸尺寸分，有直徑120 mm和130 mm 2種;按軸承結(jié)構(gòu)分有雙列圓錐滾子軸承（圖1）和雙列圓柱滾子軸承（圖2）2種類型，其中，圓柱滾子軸承又有密封式和開式兩種結(jié)構(gòu);在軸承密封結(jié)構(gòu)中又有軸承自帶密封和與軸箱零件相配合后密封2種形式;按密封類型分又包括接觸式和非接觸式。

上述軸承從國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)效果看，均能滿足現(xiàn)行地鐵車輛、線路、運(yùn)行速度、使用壽命及可靠性的要求。

2 軸承統(tǒng)型的基本原則

我們認(rèn)為，在滿足現(xiàn)有地鐵車輛運(yùn)營(yíng)條件下軸承統(tǒng)型應(yīng)遵循4個(gè)原則。1）有利于車輛的運(yùn)營(yíng)安全和軸承使用質(zhì)量的穩(wěn)定/提高。 2）有利于軸承/軸箱結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化和軸承/軸箱安裝/退卸方便。3）有利于軸承先進(jìn)、成熟制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。4）有利于軸承制造和維修成本的降低。

3 軸承統(tǒng)型的建議

3.1 對(duì)130 mm軸頸軸承的建議

從國(guó)內(nèi)地鐵線路曲線較多及圓錐滾子軸承承受軸向載荷能力較強(qiáng)考慮，圓錐滾子軸承相對(duì)圓柱滾子軸承有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。因此，建議采用雙列圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)[3]。

從軸承一定運(yùn)行周期內(nèi)免維護(hù)角度和安裝退卸簡(jiǎn)便考慮，應(yīng)采用密封結(jié)構(gòu)。那么，對(duì)現(xiàn)有密封式雙列圓錐滾子軸承，我們建議采用圖1結(jié)構(gòu)3，選用理由有3個(gè)。

3.1.1 軸承結(jié)構(gòu)緊湊重量輕

圖1結(jié)構(gòu)3軸承屬于緊湊型軸承，軸承軸向?qū)挾瘸叽缍蹋鄬?duì)應(yīng)的軸頸/軸箱尺寸也可以縮短，這對(duì)減少軸頸的變型（撓度）和車輛振動(dòng)有利，以及減少軸承內(nèi)圈大端面磨損有利。

另外，在相同內(nèi)徑尺寸下，結(jié)構(gòu)3軸承的重量較其他結(jié)構(gòu)軸承輕量，這有利于減輕車輛簧下重量，實(shí)現(xiàn)輕量化有利。

3.1.2 軸承/軸箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

圖1結(jié)構(gòu)3軸承沒(méi)有多余的零件，軸承和密封裝置自成一體，簡(jiǎn)約的結(jié)構(gòu)使軸箱結(jié)構(gòu)也相應(yīng)得到簡(jiǎn)化[4]。這不僅對(duì)軸箱部件的制造、安裝和退卸有利，可以減少作業(yè)的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，也可以減少對(duì)作業(yè)技能的要求。

3.1.3 軸承密封結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)突出

幾種圓錐滾子軸承的差異主要反映在軸承密封結(jié)構(gòu)中，圖1結(jié)構(gòu)3軸承的密封結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)如下。

圖1結(jié)構(gòu)3軸承是國(guó)內(nèi)消化吸收國(guó)際軸承先進(jìn)技術(shù)，并經(jīng)再創(chuàng)新及運(yùn)營(yíng)考驗(yàn)的結(jié)構(gòu)。相同結(jié)構(gòu)軸承是本世紀(jì)初原鐵道部以技術(shù)換市場(chǎng)的引進(jìn)產(chǎn)物，產(chǎn)品已被大量運(yùn)用于國(guó)內(nèi)鐵路貨車車輛輪軸上，密封結(jié)構(gòu)裝有量近千萬(wàn)組，不僅制造技術(shù)和運(yùn)用技術(shù)相當(dāng)成熟，且在軸承使用安全性上也相當(dāng)可靠，故障率極低（十萬(wàn)分之2左右）。

該結(jié)構(gòu)軸承不僅在鐵路車輛上得到使用，在工程、石油、鋼鐵等機(jī)械上也廣泛應(yīng)用。

軸承兩側(cè)密封結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱，不僅減少了單套軸承的零件種類，也有利于制造成本和采購(gòu)成本的降低。

密封結(jié)構(gòu)軸向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封空間小，在滿足運(yùn)用的前提下可以減少潤(rùn)滑脂的使用量，有利于潤(rùn)滑脂的充分利用，減少潤(rùn)滑脂運(yùn)用溫升，并有環(huán)保和降低制造成本等附帶效果。

圖1結(jié)構(gòu)3軸承密封在軸承制造時(shí)一次性安裝完成，質(zhì)量容易保證。而其他結(jié)構(gòu)軸承的密封需要借助于前蓋/壓板/后檔才能完成密封安裝，相對(duì)而言，質(zhì)量保證難度大，且安裝流程多、檢測(cè)難度大，要求操作技能高。

3.1.4 軸承國(guó)產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化率高

圖1結(jié)構(gòu)3軸承的所有零件已全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，各零件的制造技術(shù)相當(dāng)成熟，供貨渠道和供貨周期暢通。

3.1.5 軸承制造/檢修簡(jiǎn)單

結(jié)構(gòu)3軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)量少，不僅制造/檢修質(zhì)量容易保證，也使軸承的制造/維修成本低于其他結(jié)構(gòu)軸承。

3.1.6 安裝/退卸方便

圖1結(jié)構(gòu)3軸承和軸箱結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單，帶來(lái)軸承安裝/退卸工作量的簡(jiǎn)化和便捷。

3.2 對(duì)120 mm軸頸軸承的建議

圓柱滾子軸承相對(duì)圓錐滾子軸承具有徑向承載能力大、極限速度高、摩擦系數(shù)低、制造/維修簡(jiǎn)單以及安裝拆卸方便等優(yōu)點(diǎn)，尤其是套圈擋邊形狀改進(jìn)后也能承受一定的軸向載荷，因此，完全可以滿足現(xiàn)行地鐵車輛的使用要求[5]。同時(shí)，鑒于國(guó)內(nèi)外軌道車輛上圓錐滾子軸承和圓柱滾子軸承共存的悠久歷史和現(xiàn)狀，以及部分車輛業(yè)主對(duì)該軸承結(jié)構(gòu)的使用習(xí)慣，建議保留圓柱滾子軸承結(jié)構(gòu)，并在軸頸120 mm軸上使用。隨著軸承在一定周期內(nèi)免維護(hù)在軌道車輛的普及應(yīng)用，以及整體式軸承具有的安裝和退卸簡(jiǎn)便性能，為此，建議：在120 mm軸頸上采用輕接觸密封式雙列圓柱滾子軸承（見圖2結(jié)構(gòu)4）。

4 結(jié)論

綜上所述，我們建議國(guó)內(nèi)地鐵車輛軸箱軸承統(tǒng)型結(jié)構(gòu)采用。1）130 mm軸頸采用圖1結(jié)構(gòu)3，即整體式密封雙列圓錐滾子軸承。2）120 mm軸頸采用圖2結(jié)構(gòu)4，即整體式密封雙列圓柱滾子軸承。

參考文獻(xiàn)

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