城軌車輛轉(zhuǎn)向架的維護(hù)與檢修-輪對(duì)軸箱裝置及其維護(hù)與檢修

6.3.2輪對(duì)軸箱裝置的維護(hù)與檢修教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)了解車輪踏面擦傷的原因，并會(huì)對(duì)其故障進(jìn)行分析與處理。教學(xué)重點(diǎn)1、車輪踏面擦傷；2、車輪踏面剝離。01常見故障與分析（一）車輪踏面擦傷車輪踏面與鋼軌之間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦，摩擦高熱導(dǎo)致車輪踏面局部受損，并伴隨發(fā)生金屬相變，出現(xiàn)硬而脆的馬氏體組織。擦傷發(fā)生后，車輪圓度受損，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致車輪“打點(diǎn)”異音，表現(xiàn)為異音頻率與車速高低成正比。1、故障圖例如圖3-28，3-29，3-30所示。

01常見故障與分析（一）車輪踏面擦傷

012、故障分析在列車制動(dòng)的過(guò)程中，由于受到某種因素的影響，如制動(dòng)系統(tǒng)性能不佳、輪軌黏著力降低、選取的制動(dòng)級(jí)位不恰當(dāng)?shù)?，造成輪?duì)瞬時(shí)抱死，從而導(dǎo)致擦傷。如擦傷尺寸超限且不及時(shí)處理，在輪軌接觸力的作用下將造成該部位逐步剝落，產(chǎn)生車輪踏面剝離。

013、故障處理（1）發(fā)現(xiàn)車輪踏面存在擦傷時(shí)，填報(bào)故障單，并注明比對(duì)相應(yīng)的規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果。（2）如未超限，則在后續(xù)運(yùn)用中繼續(xù)觀察；如已超出限度要求，則應(yīng)盡快安排鏇修。（3）對(duì)于可引起車輪打點(diǎn)異響的擦傷，予以鏇修處理。

01（二）車輪踏面剝離車輪踏面整個(gè)圓周或局部出現(xiàn)不規(guī)則網(wǎng)狀裂紋、龜紋狀裂紋或?qū)訝罱饘賱兟洹?、故障圖例如圖3-31，3-32所示。

012、故障分析

從長(zhǎng)期相關(guān)研究的結(jié)果和機(jī)理分析來(lái)看，車輪踏面剝離主要分為制動(dòng)剝離、接觸疲勞剝離、擦傷剝離三種；從材料失效機(jī)理上分析主要可以歸結(jié)為兩類：一類是由交變接觸應(yīng)力引起的接觸疲勞損傷，另一類是由摩擦熱循環(huán)引起的熱疲勞損傷。接觸疲勞損傷：車輪踏面與所接觸到的鋼軌或閘瓦之間相互作用，作用過(guò)程中踏面局部金屬發(fā)生相變，出現(xiàn)硬而脆的馬氏體組織。在輪軌接觸力的長(zhǎng)期作用下，該部位逐步剝落，產(chǎn)生車輪踏面剝離。熱疲勞損傷：列車制動(dòng)時(shí)將使車輪溫度升高，如制動(dòng)過(guò)于頻繁或其它因素影響，導(dǎo)致車輪踏面溫度在較短的時(shí)間內(nèi)急劇反復(fù)變化，在零件內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。溫度反復(fù)變化，熱應(yīng)力也隨著反復(fù)變化，從而使材料受到疲勞損傷。013、故障處理（1）發(fā)現(xiàn)車輪踏面存在剝離時(shí)，填報(bào)故障單，并注明比對(duì)相應(yīng)的規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果；（2）如未超限，則在后續(xù)運(yùn)用中繼續(xù)觀察；如已超出限度要求，則應(yīng)盡快安排鏇修；（3）對(duì)于可引起車輪打點(diǎn)異響的剝離，予以鏇修處理。6.3.2輪對(duì)軸箱裝置的維護(hù)與檢修（2）教學(xué)目標(biāo)通過(guò)實(shí)訓(xùn)，能正確使用輪對(duì)檢查器測(cè)量輪對(duì)的各部尺寸。教學(xué)重點(diǎn)1．城市軌道交通車輛專業(yè)課程教材：《城市軌道交通車輛》、《地鐵車輛構(gòu)造與維修管理》等。2．工具設(shè)備及使用方法：工具設(shè)備：輪徑尺、輪對(duì)內(nèi)側(cè)距測(cè)量尺、輪緣形狀專用測(cè)量尺（測(cè)量“QR”值）、輪緣高度/厚度測(cè)量尺、輪緣尺寸專用測(cè)量?jī)x、車輪輪輞側(cè)面鼓起專用測(cè)量?jī)x。使用方法：按設(shè)備及工具的操作規(guī)程要求進(jìn)行使用。目錄車輪直徑檢查，用輪徑尺測(cè)量輪緣尺寸檢查輪緣高度檢查010203輪緣厚度檢查0401輪對(duì)的檢查與尺寸測(cè)量1．車輪直徑檢查，用輪徑尺測(cè)量

城市軌道交通車輛的車輪公稱直徑為840mm，采用磨耗型踏面，允許車輪磨耗最小直徑為770mm，并在輪輞上刻有一溝槽記痕。圖1車輪幾何尺寸檢查參考點(diǎn)01輪對(duì)的檢查與尺寸測(cè)量2．輪緣尺寸檢查（在P1和P2之間測(cè)量）輪緣形狀專用測(cè)量尺測(cè)量輪緣根部的最小厚度為26mm，輪緣角為70°，由于輪緣角的測(cè)量很困難，因策制造商提供了一個(gè)以輪緣角和輪緣根部的寬度等因素為依據(jù)而制造的專供測(cè)量輪緣形狀的專用量具并用該尺的特定的“QR”值來(lái)指示輪緣的綜合值。輪緣的“QR”值應(yīng)在6.5~12.5mm范圍內(nèi)。測(cè)量尺輪緣的QR的值，應(yīng)在輪緣兩個(gè)接近180度的點(diǎn)測(cè)量，檢查量規(guī)的觸點(diǎn)是否接觸輪緣，如果觸點(diǎn)在輪緣公差之外（即接觸到輪緣）則需要鏇修后使用，否則更換輪對(duì)。01輪對(duì)的檢查與尺寸測(cè)量2．輪緣尺寸檢查（在P1和P2之間測(cè)量）QR值不得超出6.5~12.5mm這個(gè)范圍，否則應(yīng)將車輪進(jìn)行鏇修。

圖2車輪qR值檢查01輪對(duì)的檢查與尺寸測(cè)量3．輪緣高度檢查

使用輪緣高度檢查尺檢查輪緣高度。在輪緣兩個(gè)接近180度的點(diǎn)測(cè)量輪緣值，檢查量規(guī)的觸點(diǎn)是否接觸到車輪踏面，如果觸點(diǎn)在輪緣公差之外（即沒(méi)有接觸到踏面）則需要鏇修后使用，否則更換輪對(duì)。輪緣最大高度為31mm圖3輪緣高度檢查01輪對(duì)的檢查與尺寸測(cè)量4．輪緣厚度檢查

使用專用測(cè)量尺檢查輪緣厚度。在輪緣兩個(gè)接近180度的點(diǎn)測(cè)量輪緣厚度值，檢查量規(guī)的觸點(diǎn)是否接觸到車輪踏面，如果觸點(diǎn)在輪緣公差之外（即接觸到踏面）則需要鏇修后使用，否則更換輪對(duì)。輪緣最小厚度為22mm。圖4輪緣厚度檢查01輪對(duì)的檢查與尺寸測(cè)量5．輪緣尺寸的精確測(cè)量檢查采用一種可調(diào)專用測(cè)量?jī)x在車輪的合適位置精確測(cè)量輪緣尺寸QR、高度和寬度。如下圖所示，既可測(cè)量車輪輪緣QR值、高度、寬度的測(cè)量。圖5車輪輪緣QR值、高度、寬度的測(cè)量01輪對(duì)的檢查與尺寸測(cè)量6．車輪輪輞側(cè)面鼓起檢查

使用車輪輪輞側(cè)面鼓起專用量規(guī)檢查車輪輪輞側(cè)面鼓起，如果量規(guī)的邊緣接觸到了車輪輪輞，則車輪需要鏇修后使用，否則更換輪對(duì)。一旦發(fā)現(xiàn)鼓起金屬開裂或裂紋，車輪必須退卸。車輪論輪輞最大鼓起厚度為6mm。圖6車輪輪輞側(cè)面鼓起檢查01輪對(duì)的檢查與尺寸測(cè)量7．輪輞寬度檢查使用合適量規(guī)檢查車輪輪輞寬度。如果量規(guī)的邊緣與輪輞接觸，則車輪需要鏇修后使用，否則更換輪對(duì)。車輪輪輞最大寬度為140mm。圖7車輪輪輞寬度檢查01輪對(duì)的檢查與尺寸測(cè)量8．車輪內(nèi)側(cè)距檢查使用合適量規(guī)檢查車輪輪輞寬度。如果量規(guī)的邊緣與輪輞接觸，則車輪需要鏇修后使用，否則更換輪對(duì)。車輪輪輞最大寬度為140mm。圖7車輪輪輞寬度檢查6.3.1輪對(duì)軸箱裝置教學(xué)目標(biāo)1、熟練掌握輪對(duì)的基本結(jié)構(gòu)和作用。2、數(shù)量掌握軸箱和軸承的基本結(jié)構(gòu)和功能。教學(xué)重點(diǎn)1、輪對(duì)的基本結(jié)構(gòu)。2、軸箱基本結(jié)構(gòu)。3、軸承的作用和結(jié)構(gòu)。目錄輪對(duì)軸箱軸承01020301一、輪對(duì)

（1）輪對(duì)的作用輪對(duì)直接向鋼軌傳遞車輛的重量，通過(guò)輪軌間的粘著產(chǎn)生牽引力或制動(dòng)力，并通過(guò)輪對(duì)的回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)車輛在鋼軌上運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)能使車輛在規(guī)定距離內(nèi)停車；此外還承受著從車體、鋼軌兩方面?zhèn)鱽?lái)的靜、動(dòng)作用力，受力很復(fù)雜。輪對(duì)性能好壞直接影響到車輛的運(yùn)行品質(zhì)。（2）主要技術(shù)要求：

1）為了提高車輛動(dòng)力學(xué)性能，在保證足夠強(qiáng)度和一定使用壽命的前提下，使其重量最小，并具有一定彈性，以減少輪軌之間的作用力；

2）應(yīng)具備運(yùn)行阻力小，耐磨性好的優(yōu)點(diǎn)；

3）應(yīng)能適應(yīng)車輛直線運(yùn)行，又能順利通過(guò)曲線，還應(yīng)具備必要的抵抗脫軌的安全性。01一、輪對(duì)

輪對(duì)由一根車軸和兩個(gè)相同的車輪組成，在輪軸結(jié)合處采用過(guò)盈配合，使兩者牢固地結(jié)合在一起。01一、輪對(duì)

3、輪對(duì)組成1）車軸車軸是轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件之一，其作用主要是連接車輪和轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架、支撐轉(zhuǎn)向架和車體、傳遞牽引力、傳遞制動(dòng)力、承受車體重量。其結(jié)構(gòu)如圖所示：

1、軸頸2、防塵擋板座3、輪座4、齒輪箱座5、齒輪箱軸承座6、軸身01一、輪對(duì)

軸頸

軸頸是車軸上外徑最小的部分。其作用：

1)是用以安裝滾動(dòng)軸承

2)是承擔(dān)著車輛重量

3)是傳遞著各個(gè)方向的靜載荷和動(dòng)載荷。軸頸軸頸01一、輪對(duì)

輪座輪座是車軸與車輪配合的部位，也是車軸上直徑最大的部位。同時(shí)，輪座又是車輪受力最大的部位。為了保證輪軸之間有足夠的壓緊力，輪座直徑往往比車輪孔徑要大0.10~0.35mm。為了便于輪軸壓裝，減少應(yīng)力集中，輪座外測(cè)直徑往往向外逐漸減小成為錐體，錐體長(zhǎng)度為12~16mm，其小端直徑比大端直徑要小1mm。

這樣在壓裝輪對(duì)時(shí)，便于停放車輪，也利于壓裝推進(jìn)，預(yù)防車輪孔拉傷車軸。輪座01一、輪對(duì)

防塵板座防塵板座是車軸與防塵板配合的部位，其直徑比軸頸直徑大、比輪座軸頸小，是軸頸與輪座的中間過(guò)渡部位，以減少應(yīng)力集中。防塵板座防塵板座軸身軸身處在車軸的中央部分，該部位受力最小。軸身01一、輪對(duì)

車軸材質(zhì)及要求車軸采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼加熱鍛壓成型，經(jīng)過(guò)熱處理和機(jī)械加工制成。車軸鋼的化學(xué)成分以及熱材料后的機(jī)械性能要符合相關(guān)規(guī)定。空心車軸車軸是轉(zhuǎn)向架簧下質(zhì)量的主要組成部分，降低簧下質(zhì)量可以改善車輛運(yùn)行平穩(wěn)性和減小輪軌之間的動(dòng)作用力，車軸主要承受橫向彎矩作用，截面中心部分應(yīng)力很小，制成空心后，對(duì)強(qiáng)度影響很小。01一、輪對(duì)

2）車輪

1)車輪結(jié)構(gòu)地鐵車輪一般都采用整體輾鋼車輪，它包括踏面、輪緣、輪輞、輻板和輪轂五個(gè)部分。車輪與鋼軌的接觸面稱為踏面。一個(gè)突出的圓弧部分稱為輪緣，是保持車輛沿鋼軌運(yùn)行，防止脫軌的重要部分。輪輞是車輪上踏面下最外的一圈。輪轂是輪與軸相互配合的部分，輻板是聯(lián)接輪輞與輪轂的部分。1.踏面2.輪緣3.輪輞4.輻板5.輪轂圖8車輪01一、輪對(duì)

2）車輪1．輪輞2．輻板3．踏面4．輪緣5．輪轂6．注油孔7．輪餅?zāi)ズ牡较迾?biāo)志01一、輪對(duì)

2）車輪

1)車輪結(jié)構(gòu)地鐵車輛輪對(duì)采用整體輾鋼輪，采用LM型的磨耗型踏面，由踏面、輪緣、輪輞、輻板和輪轂組成，新車輪的輪徑為840毫米，磨耗極限輪徑為770毫米，該限值用一溝槽在車輪上標(biāo)注出來(lái)。01一、輪對(duì)

2）車輪

1)車輪結(jié)構(gòu)踏面輪緣輪輞幅板輪轂1、輪緣：是保持車輛沿鋼軌運(yùn)行，防止脫軌的重要部分。2、踏面：做成一定的斜度，作用是：（1）便于通過(guò)曲線（2）自動(dòng)調(diào)中（3）踏面磨耗沿寬度方向比較均勻01一、輪對(duì)

2）車輪

為了降低噪音，有些車輛還采用彈性車輪、消音車輪、S型輻板車輪、雙S型輻板車輪、帶制動(dòng)盤的車輪來(lái)實(shí)現(xiàn)降噪功能。

2）車輪材質(zhì)廣州地鐵1、3、4號(hào)線車輪材質(zhì)均為R8-T，其中R8表示車輪鋼的鋼種，T表示輪輞淬火，都是按照國(guó)際鐵路聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)UIC812-3標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的車輪。2號(hào)線采用S型輻板車輪的CL60鋼車輪，國(guó)內(nèi)大鐵路車輪一般用這種車輪鋼。車輪鋼要求強(qiáng)度高，韌性好，裂運(yùn)用中不會(huì)發(fā)生崩故障，要求具有與鋼軌相匹配的硬度，要盡量降低輪、軌磨損，減少踏面疲勞剝離。01一、輪對(duì)

2）車輪

3）錐形踏面早期車輪踏面需要做成一定的斜度，踏面呈錐形，其作用是：①便于通過(guò)曲線。車輛在曲線上運(yùn)行，由于離心力作用，輪對(duì)偏向外軌，外軌上滾動(dòng)的車輪，其滾動(dòng)圓直徑較大，而內(nèi)軌上的車輪滾動(dòng)圓直徑較小，減少外軌車輪在鋼軌的滑行。②可自動(dòng)調(diào)中。車輪在直線線路上運(yùn)行時(shí)，如果車輛中心線與軌道中心線不一致，則同樣會(huì)引起輪對(duì)兩車輪滾動(dòng)圓直徑的不同，輪對(duì)在滾動(dòng)過(guò)程中能自動(dòng)糾正偏離位置。01一、輪對(duì)

2）車輪

3）錐形踏面01一、輪對(duì)

2）車輪

4)磨耗型踏面錐形踏面容易導(dǎo)致蛇形運(yùn)動(dòng)，容易磨損，且鏇輪后損耗比較大，現(xiàn)已被磨耗型踏面代替。磨耗形踏面是在錐型踏面的基礎(chǔ)上，一開始就把車輪踏面做成類似磨耗后的穩(wěn)定形狀，即磨耗型踏面。LM型踏面是我國(guó)車輛廣泛采用的磨耗型踏面，4號(hào)線采用。國(guó)外一般采用UICORES1002磨耗型踏面，在1、2、3號(hào)線車采用。01一、輪對(duì)

2）車輪

4)磨耗型踏面1）、輪輞寬度：標(biāo)準(zhǔn)為135mm2）、車輪的名義直徑：840mm3）、輪緣高度：標(biāo)準(zhǔn)為27mm4）、輪緣厚度：標(biāo)準(zhǔn)為32mm基本尺寸01二、軸箱和軸承

軸箱與軸承的作用是，將輪對(duì)和構(gòu)架聯(lián)系在一起，使輪對(duì)沿鋼軌的滾動(dòng)轉(zhuǎn)化為車體延線路的平動(dòng)。并承受車輛的重量，傳遞各方向的作用力。1-車軸2-防塵擋圈3-密封4-軸箱后蓋5-圓錐滾子6-軸承外圈7-軸箱體8-軸承內(nèi)圈9-內(nèi)圈壓板10-螺栓11-速度傳感器12-軸箱蓋01二、軸箱和軸承軸承

車輛用軸承主要有滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩種，它們的軸箱結(jié)構(gòu)也有所不同。與滑動(dòng)軸承相比較，采用滾動(dòng)軸承在提高承載能力的同時(shí)，降低了軸箱磨擦系數(shù)，可顯著降低車輛的起動(dòng)阻力和運(yùn)行阻力，改善車輛走行部分的工作條件，減少燃軸（軸箱軸承燒損）的慣性事故，并大量地減少了軸承的維護(hù)和檢修工作量，降低了運(yùn)營(yíng)成本。01二、軸箱和軸承軸承

城軌車輛普遍采用滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承按滾子形狀可分為圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承。根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，又可分為整體式軸承和分體式軸承。軸承由外圈、內(nèi)圈、滾子、保持架組成。國(guó)內(nèi)進(jìn)口軸箱軸承主要軸承品牌為SKF和FAG。01二、軸箱和軸承軸承

①圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承的滾子是圓柱型的，一般屬于雙列分體式軸承，采用聚合物保持架，用迷宮環(huán)對(duì)潤(rùn)滑脂進(jìn)行非接觸式密封。軸承滾子既能承受徑向力，又能承受軸向力。但圓柱滾子軸承的軸向力主要靠滾子端面和擋邊承受，滾子端面與擋邊之間的摩擦是滑動(dòng)摩擦，摩擦力較大，容易導(dǎo)致軸溫升高，降低潤(rùn)滑脂使用壽命，軸承使用壽命也會(huì)受到影響。01二、軸箱和軸承軸承

②圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承（TBU）目前運(yùn)用比較廣泛。TBU采用圓錐滾子，一般為整體式軸承，也采用聚合物保持架，其主要軸向載荷由滾道承受（另約20％～30％由擋邊承受）。一般采用傳統(tǒng)的接觸式橡膠密封，即卡緊式密封件，能提高了潤(rùn)滑脂對(duì)污染的防護(hù)能力，延長(zhǎng)了油脂壽命，并使軸承具有更好的性能和更長(zhǎng)的壽命。

01二、軸箱和軸承軸承的結(jié)構(gòu)

軸承基本結(jié)構(gòu)是由外圈、內(nèi)圈、滾子、保持架組成。軸箱裝置橫向力傳遞順序（假設(shè)相對(duì)于車體輪對(duì)向右偏移）：右端：車軸→防塵擋圈→軸承內(nèi)圈→滾子→軸承外圈→軸箱→轉(zhuǎn)向架→車體左端：車軸→螺栓→內(nèi)圈壓板→軸承內(nèi)圈→滾子→軸承外圈→軸箱后蓋→螺栓→軸箱→轉(zhuǎn)向架→車體

01二、軸箱和軸承圓柱滾動(dòng)軸承軸箱裝置1-車軸2-防塵擋圈3-密封4-圓柱滾子5-軸承外圈6-軸箱7-軸承內(nèi)圈8-內(nèi)圈壓板9-螺栓10-軸箱蓋01二、軸箱和軸承軸承的結(jié)構(gòu)

廣鐵二號(hào)線軸箱裝置01二、軸箱和軸承廣地二號(hào)線軸箱裝置1-車軸2-防塵擋圈3-密封4-軸箱后蓋5-圓錐滾子6-軸承外圈7-軸箱體8-軸承內(nèi)圈9-內(nèi)圈壓板10-螺栓11-速度傳感器12-軸箱蓋

01二、軸箱和軸承分體式軸承和整體式軸承比較目前，分體式和整體式軸承（completetaperbearingunit簡(jiǎn)稱：CTBU）都廣泛應(yīng)用于城軌車輛的軸箱軸承上。兩種軸承的比較如下：

a結(jié)構(gòu)方面分體式軸承的內(nèi)圈、保持架和滾子、外圈是獨(dú)立的，在拆卸過(guò)程中要分別拆下，沒(méi)有潤(rùn)滑脂的密封腔，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；整體式軸承是在生產(chǎn)過(guò)程中，將軸承各部件連同防塵擋圈裝配成一個(gè)整體，并將足夠數(shù)量的潤(rùn)滑脂密封在軸承的密封腔內(nèi)，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜01二、軸箱和軸承分體式軸承和整體式軸承比較b潤(rùn)滑脂密封方面