高速铁道车辆用轴承装置的技术动向

蔡刚 张明军

（浙江晶星齿轮电机有限公司，浙江绍兴 312300）

高速铁道车辆用轴承装置的技术动向

蔡刚 张明军

（浙江晶星齿轮电机有限公司，浙江绍兴 312300）

高速铁道车辆使用除轮传动装置的作用是要将电动机的传递到车轮，随着铁路发展不断提速，齿轮传动装置面临这非常严峻考验，正在对于齿轮传动装置提出要尽量减轻质量，具备适应高速运转轴承润滑性能。本文从四个方面进行研究分析，首先是高速类车齿轮特性、齿轮动力学分析、轴承在齿轮运动中功能和齿轮中轴承主要研究对象。

高速铁道 车辆 轴承装置 技术

1　高速列车齿轮和轮轨接触的特性分析

高速列车在长时间高速运行中会产生很多问题，比如对于齿轮轮轨之间粘合洗漱问题，就会随着速度提高而不断降低，在速度高情况下就会出现空气阻力和制动需要动力功率剧增问题，还需要较大牵引力和制动能力，对于高速轮轨齿轮要求，增加粘合控制能力。轮轨接触有一定复杂性，有受到一定限制，也会涉及到接触面状态多样化问题，对于曲线轮轨特性分析，可以综合进行轮轨接触问题研究分析。

对于动力转向驱动装置问题来说，主要就是车轮为齿轮转动输出负载端问题，对于负载端齿轮系统要进行一定外部激励组成，在系统占有主要角色，负载激励对于齿轮传动输入具有很多不可预测性和多变性问题存在，齿轮动态特性和负载能力是相互联系的，驱动系统动力学特征会直接影响到车辆动力学。也就是驱动系统动态特点影响车辆动力性能，车辆动态特性有会影响到驱动系统整体稳定性和荷载能力。

如果轮轨接触条件受到一定限制，就会使得轮轨之间存在一定黏贴现象，也会丢失列车轮轨之间关系，影响到列牵引力正常运转，在恶劣条件下对于列车牵动安全就会产生影响，大大增加列车制动问题，对于牵引会使得列车加速减低增加列车追尾风险问题。同时还会增加列车轮轨齿轮的黏着能力。

2　齿轮特性和动力学特性分析

齿轮传动是机械系统动力学主要研究内容，齿轮传动系统工作状态也是非常复杂，荷载也是多样性，不仅出现原动机变化，也会出现齿轮之间误差和冲击问题出现。齿轮系统动力学研究在传递力和运动中是一门科学，齿轮系统具有非常明显特点，就是系统转速非常高，也产生非常剧烈震动现象，齿轮系统震动一直都是机械动力学研究重要问题，另一个就是系统比较复杂，齿轮系统会涉及到机械部件问题，主要就是齿轮转子和轴承等问题，要从传动结构上分析原有动机和负载，也要从力学进行分析，齿轮之间间隙问题，这些因素都是能够非常系统进行动力学计算和分析的。同时还要对于齿轮动力特性和齿轮系统动力学进行建模处理，主要包括变形和齿轮摩擦特性和激励形式问题，对于齿轮运动就需要使用系统动力学进行很严格分析。

3　车轴齿轮中轴承所要求的功能

（1）车轴轴承除了要承受车辆质量和装置质量构成的静态和动态载荷，还要承受轴向这非恒定的推动力，轴承是装置中一个重要零件，所以其故障对于车辆运行产量非常重大影响。所以长期以来在轴承结构选择和设计制造方面要进行周密考核，车轴轴承要在适当的时期车辆需要得到一定发展，但是近期要求车轴轴承高速发展和免维修。对于新的干线提速问题，在很多问题上对于列车车轴轴承结构取得新的发展，另一个重要条件就是要轻量化，对于列车高速化要迫切要求车辆自身轻量，因为这会直接关系到节能问题，同时还会减轻轨道影响，降低质量，有利于高速运行稳定，这样就可以要求车轴轴承适当的轻量化。特别是对于现代根据铁道公司经营理念，要迫切要求能够避免维修，根据命令规定，一般铁道车辆按照制定的运行历程特点和运行时间实施检查，最近延长车辆检修周期发展。

（2）车轴发展结构不断进行改革，在间歇作用下很多荷载完全承受推力作用，使得结构最大特点就是长期以来日本广泛采用的圆柱滚动轴承载荷，使用深槽滚珠轴承推力，对于推力的缓冲可以采用橡胶。由于列车在世界上运营，采用真空精炼刚才作为材料，可以保持架是黄铜制结构，车轴轴承首先就应该采用油润滑来代替润滑，结构上对于高速运行可靠性进行周密考虑，这样才能对于新干线安全运行做出很大贡献。对于这种推力起初就是高速承载能力问题，但是通过端面轴承设计工作，可以不断提高加工精度问题。采用润滑脂润滑密封性圆锥滚动轴承，表面上可以承受径向载荷和轴向载荷，实现比较紧凑设计，使得轴承很好轻量化。

（3）车轴轴承寿命维修方法。车轴轴承应该很好考虑滚子和滚道发生剥离设计，对于维修新干线电动车租转向架检查，对于有线电动车组重要部位进行严格检查，及可以有计划进行更换工作。也是目前实绩，如果没有产生剥离情况而换成轴承，由于电蚀情况比较多，在检查阶段也有一些压痕存在，所以更换轴承时候，应该计划更换比例。

一般润滑密封性圆锥滚动轴承是最关键问题，新干线车辆每次向家检查都进行车轴检修，不取出封密型车轴，最重要问题就是要能确保润滑脂和密封达到一定寿命。

4　齿轮装置用轴承

对于齿轮装置轴承功能，齿轮装置轴承作用作为支承机构，一方面承受运行时震动，另一个方面要将旋转力平稳传递到车轴，在严格条件下使用轴承，包含震动条件载荷，作为轴承载荷，可以按照齿轮装置额定转矩情况下，对于考虑载荷齿轮，可以运行震动加速为前提，主要就是载荷要素，最终就是求出轴向和径向轴承载荷，减轻簧质量，从而有利于降低轴承载荷，新干线电动车轴承尺寸随着零部件轻量化实现小型化转变。一般转动比较大还是有线电动车启动时候齿轮高速旋转，由于快速温度上升，很容易导致轴承向着间隙减少，由于室外温度，提高润滑度。

5　结语

铁道车辆齿轮使用轴承在适应各种时期需求获得发展，为了能够实现长期免维修，同时能够正确掌握实际承受载荷使用条件，对于轴承材料显著进步有一定作用，在提高滚动疲劳强度措施，从滚子到挡边保持架滑动部分摩擦进行很好研究。对于内圈挡边烧伤，着眼于加大轴承轴向间隙管理，不断改善齿轮箱内的润滑结构，对于寒冷的地区一般来说，适当降低润滑油粘度。

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