摘要:论文以对影响地铁生锈轴箱拆卸作业的因素的分析为切入点，提出了认识轴承与轴箱的关键注意事项，提高拆卸故障轴箱作业的效率，保障车轴、轴承与轴箱三者之间安全拆卸的措施和建议。在研究时，通过深入细致的数据分析和实物测量，结合生锈轴承的实际，首先对轴承安装的注意事项进行了分析，通过现有故障的车辆轴箱轴承检查统计分析，揭示动车和拖车之间轴箱故障率的关系，阐述方便拆卸故障轴箱效率的必要性。接着，从车辆滚动轴承的安装、保养和正确使用过程中存在的问题深度挖掘影响发生故障生锈的因素，针对存在的问题从如何改进措施来进行防护、如何避免再次发生此类故障及如何方便快捷安全的拆卸下生锈轴箱轴承等因素做出了具体的应对措施和建议。
关键词：提高作业效率；生锈轴箱；关键因素分析；制作工装
1 地铁运营概况
1.1地铁一期20列车运营参数
由于东莞轨道2号线于2016年5月28日开通运营，开通运营时投入了20列地铁车辆，至今列车快到5年的运营时间，有的还超过了70万公里（按地铁列车架修规程规定列车运营公里数到了60万公里就要开始架修）。所以，随着列车运营的时间越长，故障率也就越高，必须将扣车进行架修作业以完全修补故障。以下是介绍了解地铁的基本技术参数：
地铁采用6节车编组，每节车有两个转向架作为列车的走行部件引导车辆在钢轨上行走，列车全长140mm，车体最大宽度为3100mm，高3855mm，列车额定乘客人数1920人，最大乘客人数2502人，最高运行速度为80km/m，使用寿命为30年。
1.1.1地铁列车维修时间安排
地铁列车每天早上出车运营前，检修人员都要仔细检查车辆排除故障信息，遵从安全第一，预防为主的方针，及时发现问题及时处理问题。现在对地铁维修的修程时间如下表1：
表 1 地铁列车检修时间表
1.2地铁车辆转向架走行部件分析
1.2.1地铁转向架的认识
地铁一期20列车，是由浦镇客车厂制造。转向架的基本功能主要有：支承车体，承受并传递从车体至轮对之间或轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过小半径曲线；充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和制动力。
轮对、轴箱和齿轮箱等部件安装在H型构架上面。车辆的动力来源于牵引电机，分别安装在两条轮对的齿轮箱连接件上，列车的动力也通过连接部件联轴节来带动齿轮箱里面轮对的大齿轮，从而带动轮对行走。以下是转向架各部件的明示图：
1.2.2地铁轮对轴箱的组成
轮对轴箱装置的组成有：轴箱、滑动轴承、轴箱端盖、橡胶密封圈及法兰圈等。轴箱装置是转向架的重要组成部分之一，它的作用主要有：
1、连接轮对与构架，保持轴颈与轴承的正常位置；
2、将车体重量传给轮对；
3、润滑高速转动的轴颈，减少摩擦，降低运行阻力，防止热轴；
4、防止砂尘、雨水等异物进入轴承及轴颈等部分，保证车辆安全运行。
1.2.3轮对轴箱轴承常见的故障问题
车辆热轴是运行中最常见的故障，无论是滑动轴承车辆还是滚动轴承车辆，只要在线路上运行，车轴和轴承之间就会产生摩擦，导致车轴发热和轴箱外部温度的升高。如果车轴和轴承配合正常，油润状态也正常，则车轴温度达到一定程度后便不再上升了，这时是车辆运行时车轴的正常温度，称为运转热，不属于热轴。如果由于某种原因破坏了车轴和轴承的润滑条件，或车轴和轴承处于不正常的位置，致使车轴产生超过正常温度的高热，称为热轴故障。车辆的热轴故障如不能及时发现和处理，则有可能造成燃轴甚至切轴，致使烧毁车辆甚至发生车辆脱轨列车颠覆等重大事故。
引起滚动轴承热轴的原因主要有：装载不良、轴承不良、轴箱内油脂不符合要求、组装不良、轴箱内混入杂物及车轮故障等。
2 轮对轴箱拆卸困难的影响因素
2.1地铁车辆轮对轴箱轴承的认识
2.1.1轮对的受力介绍
轮对的作用是保证车辆在钢轨上的运行和转向，承受来自车辆的全部静、动载荷，把它传递给钢轨，并将因线路不平顺产生的载荷传递给车辆各零部件。此外，轨道车辆的驱动和制动也是通过轮对起作用的。对车轴和车轮的组装压力和压装过程有严格要求，轮对内侧距必须保证在1351至1355毫米以内。为保证轨道车辆运行平稳，降低轮轨相互作用力和运行阻力，车轴轴颈和车轮踏面的加工椭圆度和偏心度，以及轴颈锥度都不得超过规定限度。随着运行速度的提高，轮对均衡具有不可忽视的重要性。
车轴主要有下列部分：
（1）、轮座，车轮压装处，也是车轴上直径最大的部分；
（2）、轴颈，车轴上与轴承相作用的部分；
（3）、轴身，两车轮之间的部分，地铁车辆轴身为圆柱形；
（4）、防尘板座，地铁客车车轴上轴颈与轮座之间的过渡处，其上装有滚动轴箱的防尘板或滚动轴箱的后挡板。
车辆轮对的受力情况分析：车轮在运行中与钢轨接触部分承受很大的压力和冲击力，其接触表面产生弹性变形和很大的接触应力。此时，左右两轮不可避免地以不同直径在钢轨上滚动，产生滑行和车轮磨耗；在制动时，车轮踏面还受到闸瓦的剧烈磨损，并产生高温。所以这些情况，要求车轮踏面部分的材质必须具有很高的强度、硬度和冲击韧性，并具有良好的耐磨性。压装在车轴上的轮毂主要承受弹性力，辐板只承受压力和弯曲力，这些部分要求有较高的韧性。
2.1.2轴承的认识
轮对按车轴适用的轴承类型可分为滚动轴承轮对和滑动轴承轮对。滚动轴承就是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。
地铁轮对轴箱装置主要采用滚动轴承，滚动轴承滚动轴承中的向心轴承（主要承受径向力）通常由内圈、外圈、滚动体和滚动体保持架4部分组成。其中最主要的是圆柱滚子，它的主要特点是：降低了车辆起动阻力和运行阻力，在牵引力不变的情况下，可以提高列车牵引重量和运行速度；滚动轴承承载均匀，减少了热轴、燃轴等惯性事故；同时滚动轴承密封严密，使用润滑脂，不易甩出及挥发，可以节省润滑油并减轻了日常维修工作，延长了检修周期。滚动承载使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。
滚动轴承的工作原理：滚动轴承的内圈紧套在轴颈上并与轴一起旋转，外圈装载轴承座孔中，在内圈的外周和外圈的内周上均制有滚道。当内外圈相对转动时，滚动体即在内外圈的滚道上滚动，它们由保持架隔开，避免相互摩擦。由于推力圆锥滚子轴承中的滚动体为圆锥滚子，在结构上滚动母线与垫圆的滚道母线均汇交于轴承的轴心线上某一点，因而滚动表面可形成纯滚动，它的特点是：推力圆锥滚子轴承可承受单向的轴向载荷。通过研究结果表明，轴承承受外部混合载荷时，其受压力滚子承受大部分载荷，滚子最大接触载荷与径向力和轴向力呈线性关系，所有滚子的接触载荷与轴向力基本呈线性关系。
以下是轴承内部结构分解图：
2.1.3轴承损坏的原因
轴承属于精密零件，仅有部分的轴承在实际应用中损坏。大部分的轴承损坏的原因很多，例如超出原先预估的负载、非有效的密封、过紧的配合所导致的过小轴承间隙等。这些因素中的任一因素皆有其特殊的损坏形式且会留下特殊的损坏痕迹，另外的三分之一原因于润滑不良，其它的导因是污染物进入轴承或安装处理不当。
那么，应该如何进行预防呢？我们要慎重地对待这样的精密零件，即使使用了高性能的轴承，如果使用不当，也不能达到预期的性能效果，而且容易使轴承损坏。所以，使用轴承应该注意以下事项：
1、保持轴承及其周围环境的清洁
即使肉眼看不见的微小灰尘进入轴承，也会增加轴承的磨损，振动和噪声。所以，轴承压装时，应在要求严格的房间里面进行，做到温度、湿度恒定，再者做好预防灰尘进入的措施等
2、使用安装时要求认真仔细
不允许强力冲压，不允许用锤子直接敲击轴承，不允许通过滚动体传递压力。
3、使用合适、准确的安装工具
尽量使用专用工具，必须避免使用布类和短纤维之类的东西进行擦拭。
4、防止轴承的锈蚀
直接用手拿取轴承时，要充分洗去手上的汗液，并涂以优质矿物油后再进行操作，在雨季和夏季尤其要注意防锈处理。
以下是表面生锈的轴承图：
2.2地铁轴箱生锈故障统计
在列车架修期间，轴承是关键的维修部件，由于我们现在的设备、技术标准还没有达到维修合格轴承的要求，所以我们要对轴承进行拆卸下来委外维修。在轴箱卸下后才能对轴承进行退卸，生锈的轴箱拆卸有时候给我们带来了极大的困扰。由于列车运营的时间比较长，或者轴承或轴箱的安装要求没有达到很好的标准，包括部件的生产制造、安装标准的差异、零部件的清洁程度和环境因素等等的问题，这些问题都会导致轴承轴箱容易发生锈蚀而紧贴在一起，致使在列车架修、大修的时候给拆卸的工作带来极大的困难。除了以上问题外，列车运营的公里数越多或长期承载的重量越大，也是导致轴箱拆卸困难的原因。
2.2.1轮对轴箱分解
在5年的地铁列车架修指标里，对自主架修的列车进行了维修跟踪。每列车的架修平均用了40个工作日，其中包括车顶的空调系统、列车的通信系统、电气系统、车门系统、车钩系统、制动系统已经车底的走行部件转向架系统等的维修作业。轮对的轴承轴箱部件属于转向架上面的部件，所以要对转向架进行分解作业：
第一，转向架构架与轮对分离，即将轮对轴箱与转向架构架上面的电气连接电缆以及机械部件的连接部件相分离。
第二，分离完成的轮对由轮对工班进行全面分解，即将轮对两端的轴箱外端盖进行拆卸，然后将轮对轴承的锁紧板拆卸下来，这样就可以对轴箱进行拆卸。
第三，轴箱与轮对分离，这也就是说把轴箱从轮对的轴承上面抬下来。方法就是两个人站在轴箱的两侧，分别用力往外向上抬起并且拉出，这样如果顺利的话就很容易卸下。但是遇到轴箱与轴承锈蚀的话就开始中间再加一个人，用力往外面拉，如果轴箱锈蚀比较严重的情况下，那么三个人同时用力拉也很难把轴箱拉出。
2.2.2生锈故障列车轴箱统计
在轮对系统的架修作业中，统计了6列车的拆卸轴箱难易程度个数。因为列车转向架上面有的带有牵引电机的转向架称为动车转向架，分别安装在2车至5车；没有带牵引电机的称为拖车转向架，分别安装在1车和6车。由于动车的转向架装有两个电机平均重量为1.3吨，这样动车就比拖车的转向架载重多了1.3吨，再由平时运营载重的情况2车至5车承载乘客数量几率都比1车6车高，也说明了动车转向架的载荷比拖车转向架重得多，所以轴箱与轴承之间存在挤压的力量也相对大，因此动车的转向架轴箱生锈拆卸困难的个数比拖车多。以下是统计架修列车动车与拖车轴箱生锈故障拆卸统计表：
2.3地铁轴箱生锈故障拆卸分析
2.3.1故障列车轴箱带来的危害
轴箱体是走行部件转向架的重要组成部分，装在车轴两端的轴颈上，用于将车辆的全部簧上载荷，包括沿垂方向的动载荷传给车轴，并将来自轮对的纵向牵引力或制动力传到转向架构架上去。此外，机车轴箱还传递轮对与构架间的横向力。所以轴箱的安全性关系很大，由于产生裂纹的原因可能会造成轴箱断裂车体翻侧，严重时会造成列车颠覆脱轨的重大事故。在车辆运营过程中，由于载重过重问题、轨道接口存在高低或间隔问题、轴箱的制造要求问题和轴箱的安装过程等，个别轴箱就很可能会出现裂纹的严重问题。所以，按照列车的架修规程将所有的轮对轴箱拆卸下来进行探伤处理，对一些轴箱表面是制造工艺过程留下轻微的裂纹就用锉刀修正，当修正的缺陷超过规程要求的深度时就进行报废处理，到目前为止已有16个轴箱已经报废了，这说明了地铁列车运营到了架修时期将轴箱拆卸下来维修是很有必要的。
2.3.2生锈的轴箱拆卸困难的原因
对于生锈的轴箱不能拆卸下了的原因主要有以下三个方面：
第一、轴承在压装完成后，轴承表面留有油迹、汗水或者其他物质等，这样轴箱与轴承接触米面就很容易产生锈蚀现象，致使轴箱和轴承表面都生锈。
第二、在轴箱的内侧，由于表面没有清洁干净，存在有其他物质也会造成轴箱内侧生锈。
第三、由于轴箱的紧固法兰的安装过程中，没有安装紧固或者密封圈没有安装到位也会致使列车在洗车过程中有水进入，从而也会影响到轴箱轴承的生锈。
3 关于解决生锈轴箱拆卸的作业问题
3.1轴箱拆卸工装的制作
由于生锈轴箱很难从轴承上卸下来，考虑到又不能在损坏轴箱的情况下进行拆卸。因此，根据轴箱外侧五颗M12螺栓安装孔的位置，测量轴箱外侧内直径与外直径的尺寸，并用游标卡尺测量轴箱外侧螺栓孔与内径边缘的距离，再借助轴箱压盖的优点，这样就设计了出了轴箱拆卸工装。
轴箱拆卸工装设计原理很简单，就是利用外力将轴箱往外拉的方法。用一块铁板做成尺寸与轴箱外界面一样的安装面，在铁板的中间焊切穿，然后在切穿的中间焊接装上一颗M20的螺母作为工作部件。另外，再用一根M20*110mm的长螺栓与工件焊接，在手柄上面再套上一根不锈钢钢管以方便手摇转动，这样就做成了轴箱拆卸工装。
3.1.1生锈轴箱拆卸工装的使用方法
拆卸工作时，将轴箱压盖套上轴承上面，再将轴箱拉板安装在生锈的轴箱上面并用M12的螺栓拧紧，然后在拉板中间拧上M20的螺栓，接着就开始慢慢往紧固的方向摇，这样生锈的轴箱就在螺栓的顶力之下慢慢的往外拉出。
在拆卸生锈轴箱前，要做好安全的注意事项。为了避免生锈的轴箱与轴箱摩擦力过大而相互拉伤，所以再用工装拆卸之前，用WD40润滑剂（这种润滑剂起到防锈润滑的作用）往轴箱与轴承接触面喷射，让润滑剂浸泡轴箱表面5分钟。然后再用拆卸工装来进行拆卸，这样就很容易将生锈的轴箱拉出。
3.2轴箱拆卸工装大大提高地工作了效率
3.2.1轴箱拆卸工装的极大作用
在架修的作业过程中，我们作业人员要拆卸一列车的48个轴箱，在这么多的轴箱里有许多生锈的轴箱，这些轴箱我们人力是拉不出来的，所以借助这个轴箱拉拔工装大大地提高了我们的作业效率，既能做到了节省人力避免不小心伤身体的方便，又能够保证轴箱轴承安全的拆卸。
以下是工装现场作业使用图组：
3.3如何避免新安装的轴箱发生生锈现象
3.3.1轴承的维护
轴承的维护与保管。轴承在出厂时均涂有适量的防锈油并且用防锈纸包装好，只要该包装没有受到破坏，轴承的质量将得到保证。但长期存放时，要在湿度低于65%、温度为20摄氏度左右的条件下，存放在高于地面30cm的架子上，这样做到恒温恒湿。另外，保管场所应避开阳光的直射或寒冷的墙壁接触。轴承要进行密封好，如对轴承带防尘盖、密封圈等做好密封。
轴承要做好润滑工作。滚动轴承润滑的目的是减少轴承内部摩擦及磨损，防止烧粘。它的润滑效用如下：
1、减少摩擦及磨损
在构成轴承的套圈、滚动体及保持器的相互接触部分，防止金属接触，减少摩擦磨损。
2、延长疲劳寿命
轴承的滚动疲劳寿命，在旋转中，滚动接触面润滑良好，则延长。相反地，油粘度低，润滑油膜厚度不好，则缩短。
3、排出摩擦热、冷却
循环给油法等可以用油排出由摩擦发生的热，或由外部传来的热，进行冷却。防止轴承过热，防止润滑油自身老化。
4、其他
也有防止异物侵入轴承内部，或防止生锈、腐蚀的效果。轴承的润滑方法可以分为脂润滑和油润滑。为了使轴承很好地发挥机能，首先就要选择适合使用条件、使用目的的润滑方法。如果只考虑润滑，油润滑的润滑性比较好。但是，脂润滑有可以简化轴承周围结构的特长。
3.3.2轴承的吧安装
轴承的安装：
1、轴承在安装前的准备。由于轴承经过防锈处理并加以包装，因此不到临安装前都不要打开包装。另外，轴承上涂布的防锈油具有良好的润滑性能。
2、检查轴承确认无伤痕或机械加工留下的毛刺，用清洁剂将内圈与表面清洁干净，不能留有切屑、汗水等。
3、地铁的轴承压装采用轴承旋转方式来压装，采用轴承压装机来进行压装。
4、轴箱在安装时，要将生锈痕迹的轴箱内表面用细小的砂纸打磨掉，注意砂纸一定选用小号的预防轴箱内部遭到磨损；轴箱与轴承配对前要测量好尺寸，记录好数据以便查询；轴箱内表面不能留有油迹、汗水或者杂物等，必须用清洁剂和无尘纸擦干净。
5、控制好环境因素
在轴箱轴承安装的周围环境，必须保证温度恒定在20℃，湿度低于65%，作业人员要保证作业房间没有受到粉尘的污染，做到进出房间做好防尘措施。
4 结束语
分析解决生锈轴箱拆卸作业研究方法，对于地铁列车架修而言，快速、优质、高效的拆卸生锈轴箱是保证轴箱轴承没有受到损伤的前提条件。面对将来轴箱架修作业，只有不断地探索与改进工具，认真总结作业过程中遇到的问题及提出的改进措施，提高生锈轴箱拆卸效率，认识如何保护轴承轴箱，才能确保地铁架修的安全和方便，进而缩短地铁列车的维修时间而提高出车正线运营的效率。
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论文作者:林华志
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/22
标签：轴箱论文; 轴承论文; 转向架论文; 车轴论文; 列车论文; 车辆论文; 作业论文; 《基层建设》2019年第19期论文;