铁路货车轴承寿命影响因素分析及延寿措施

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1、中国轴承论坛第三届研讨会论文铁路货车轴承寿命影响因素分析及延寿措施洛阳轴承集团有限公司汪署俊滚动轴承的寿命是反映轴承质量的综合性指标，在保证轴承性能的同时，延长轴承寿命是轴承制造商和用户普遍关心的问题。轴承寿命根据使用场合的不同，分为疲劳寿命、精度寿命、振动噪声寿命、磨损寿命、密封寿命、润滑寿命等形式。其中疲劳寿命，也就是人们通常所说的轴承寿命最常见。轴承的疲劳寿命是指轴承中一个套圈或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象之前，一个套圈相对另一套圈的总转数。滚动疲劳的形成机理很复杂，因此就有了很多的解释。就疲劳起源讲主要有：(1)

2、次表面起源型次表面起源型认为：在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时，滚动零件工作表面由次表面起源产生疲劳剥落。在滚动体与套圈滚道表面接触时，表面下产生内部剪切应力，在剪切应力反复作用下，最大应力值附近有缺陷的组织，如非金属夹杂物等，其不规则的边缘处容易产生应力集中并发展到出现微小的裂纹而成为疲劳的起点，进而逐步扩展、断裂到形成点状或片状的金属剥落。(2)表面起源型表面起源型认为：在滚动接触部位未形成油膜或边界润滑状态下运转时，滚动零件工作表面由表面起源产生疲劳剥落。其原因是由于机械损伤，如压痕、磕碰伤、划伤、加工后形成的粗糙表

3、面及杂质(含润滑剂杂质)侵入等，使大部分载荷由两个接触面的突起部分(大于油膜厚度)承担并产生应力集中导致微裂纹出现，裂纹向表面下延伸扩展最终导致剥落。有试验证明表面起源型引起的疲劳剥落，在时间上比次表面起源型来的快，而且寿命时间短。(3)工程模型滚动疲劳的工程模型认为疲劳剥落是次表面和表面多种裂纹起源和扩展共同作用的结果。它可以对轴承大多数工程应用中出现的疲劳现象做出比较切合实际的解释，因此，对轴承工程应用有很大的指导意义。影响疲劳寿命的因素很多且错综复杂相互影响，但如果把这些因素归纳起来可以分为制造因素和使用因素。所谓的制造

4、因素就是指与轴承的设计、材料、制造有关的因素；使用因素就是指与轴承的安装和使用条件有关的因素。本文主要从制造角度。并结合铁路货车轴承的实例分析制造因素对轴承疲劳寿命的影响。一、产品设计的影响在满足(主机)使用性能前提下，最大限度地提高疲劳寿命是轴承产品设计的主要目标之一。轴承的产品设计不仅是对自身结构形状的设计，还包含根据轴承的实际使用工况对材料、润滑、密封及支承等方面的设计。通过对轴承的系统设计，综合考虑各方面因素，才能获得理想的轴承寿命值。产品设计对于轴承寿命的影响举足轻重。1．基本额定动载荷的影响基本额定动载荷C作为轴承

5、承毒：能力的衡量指标，其大小对轴承寿命有着重要的影响，这可以从建立在Lundberg—Pahngren滚动接触疲劳理论基础上的轴承疲劳寿命理论计算公式中得到解释。￡m=(C／只)‘(1)·136·中国轴承论坛第三届研讨会论文式中￡ld一额定轴承寿命C——基本额定动载荷P，——轴承的当量载荷￡——寿命指数近年来，随着轴承材料品质及润滑条件的改善，对于可靠度为(100一n)％．有特殊的轴承性能和运转条件的轴承，其寿命的修正计算公式为：厶H=ala2a3Llo(2)式中口l——可靠性修正系数02——特殊的轴承性能寿命修正系数口，——

6、运转条件的寿命修正系数基本额定动载荷C的计算公式为：C=b。×五(i×k×eosa)7／9×z3／4×儿加(3)式中6m——当代常用材料和加工质量的额定系数，该值随轴承类型和设计不同而异工——与轴承零件的几何形状、制造精度和材料有关的系数i——轴承中滚动体列数口——轴承的公称接触角z——单列滚动体数量n。——滚动体直径设计时，设计人员在掌握了轴承的使用工况条件，如：轴承的受力情况、温度、转速、润滑条件、配合方式、安装位置、支承状况以及用户期望达到的使用寿命等的基础上，通过对轴承内部几何参数进行设计及优化，最后计算出基本额定动载

7、荷。由于基本额定动载荷从一个侧面反映了轴承的设计水平和性能水平，因此在设计时追求基本额定动载荷值的最大化成为产品设计人员主要设计目标之一。但在产品结构设计时，有一个问题需要引起注意，就是轴承各零件韵等强度和等寿命问题，不能以弱化某个零件的性能或强度作为提高基本额定动载荷值的代价，这样做虽然基本额定动载荷和寿命的理论计算值都提高了，对轴承的实际使用效果并不理想，不仅达不到增加寿命的目的。而且还会造成轴承整体寿命的下降。197726铁路货车轴承在设计时就忽略了这个问题，为了达到轴承预期设定的寿命值，设计时采用的滚动体数量较多，忽视

8、了保持架的强度问题，结果造成使用后保持架梁断裂故障频繁发生，尤其是在车辆提高运行速度(设计最高速度范围内)后更加明显，从故障形成的原因分析表明：保持架梁断裂虽然存在保持架材质和加工质量方面的问题，但问题的主要根源在于保持架结构设计上的先天不足，造成其强度与轴承其他零件相对较弱