我国重载铁路货车车轴及轴承的技术发展.pdf

1、文 章 编 号 :100227602 (2006) 0620007205我 国 重 载 铁 路 货 车 车 轴 及 轴 承 的 技 术 发 展刁 克 军 1 ,陈 雷 2(1. 中 国 北 车 集 团 四 方 车 辆 研 究 所 研 究 试 验 部 ,山 东 青 岛 266031 ;2.铁 道 部 运 输 局 装 备 部 货 车 处 ,北 京 100844)摘 要 :介 绍 了 国 外 重 载 货 车 车 轴 及 轴 承 的 概 况 ,论 述 了 我 国 重 载 铁 路 货 车 车 轴 及 轴 承 的 技 术 发 展 状 况 。关 键 词 :货 车 ;车 轴 ;轴 承 ;技 术 ;发 展中 图

2、 分 类 号 :U270. 331 + . 2 文 献 标 识 码 :B随 着 对 车 辆 载 重 及 使 用 可 靠 性 要 求 的 进 一 步 提高 ,近 年 来 国 内 外 各 铁 路 运 输 公 司 都 在 不 断 地 改 进 车轴 、 轴 承 结 构 ,如 :缩 短 了 车 轴 轴 颈 载 荷 中 心 到 根 部 的距 离 ,降 低 了 车 轴 轴 颈 根 部 应 力 和 弯 曲 变 形 ;对 轴 承 内圈 及 密 封 装 置 进 行 了 优 化 设 计 ,使 结 构 设 计 紧 凑 ,有 效地 改 善 了 微 动 磨 损 对 轴 承 性 能 的 影 响 ,极 大 地 提 高 了车

3、轴 、 轴 承 的 使 用 可 靠 性 。1 车 轴 的 发 展1. 1 国 外 车 轴美 国 、 澳 大 利 亚 、 巴 西 及 南 非 等 国 家 的 铁 路 重 载 运输 比 较 发 达 ,其 货 车 的 轴 重 达 到 了 30 t 及 以 上 ,实 现重 载 运 输 的 铁 路 绝 大 多 数 执 行 北 美 铁 道 协 会 (以 下 简收 稿 日 期 :2006204203作 者 简 介 :刁 克 军 (19612) ,男 ,高 级 工 程 师 。称 AA R)制 定 的 标 准 。 AAR 在 从 滑 动 轴 承 车 辆 到 滚动 轴 承 车 辆 的 转 换 过 程 中 ,为 降

4、 低 成 本 ,要 求 利 用 原 有的 转 向 架 和 原 有 滑 动 轴 承 车 轴 ,因 此 ,AAR 早 期 标 准中 规 定 的 B、 C、 D、 E、 F、 G等 型 车 轴 都 是 在 原 滑 动 轴 承车 轴 基 础 上 形 成 的 ,这 就 使 得 车 轴 载 荷 中 心 到 轴 颈 根部 的 距 离 都 比 较 长 。 运 用 证 明 ,该 尺 寸 过 长 不 仅 削 弱了 车 轴 的 强 度 ,而 且 运 用 中 轴 颈 弯 曲 变 形 大 ,使 轴 承 内部 各 零 件 间 的 接 触 关 系 恶 化 ,导 致 车 轴 和 轴 承 故 障 增加 。为 提 高 车 轴 和

5、 轴 承 的 可 靠 性 ,AAR 对 目 前 大 量 使用 的 车 轴 进 行 了 修 改 ,主 要 是 缩 短 了 车 轴 载 荷 中 心 到轴 颈 根 部 的 距 离 ,缩 短 后 的 E、 F、 G轴 分 别 称 为 L 、 K、M 型 ,其 中 K 型 轴 已 纳 入 了 AAR 标 准 。 另 外 ,随 着运 输 发 展 的 需 要 ,在 新 修 订 的 AAR 标 准 中 取 消 了 B、C 型 车 轴 。其 中 : aij = nk = 15 f k05bi5 f k05bj ( i , j = 1 ,2 , , m)aiy = nk = 15 f k05bi ( yk - f

6、 k0 ) ( i = 1 ,2 , , m)求 解 方 程 (10) 即 可 得 到 分 布 参 数 : = - 37123 ,= 251321 , K = 01021 5。 图 4 表 示 了 拟 合 结 果 。图 4 拟 合 结 果4 结 论将 现 场 实 测 与 有 限 元 分 析 相 结 合 ,得 到 了 车 轴 的载 荷 谱 ;按 照 等 损 伤 理 论 得 到 了 车 轴 的 等 效 载 荷 谱 。 本文 所 给 出 的 等 效 载 荷 谱 可 用 于 车 轴 疲 劳 设 计 或 室 内 疲劳 试 验 。参 考 文 献 : 1 高 镇 同 . 疲 劳 应 用 统 计 学 M .

7、北 京 :国 防 工 业 出 版 社 ,1986. 2 赵 少 卞 ,王 中 保 . 抗 疲 劳 设 计 方 法 与 数 据 M . 北 京 : 机 械工 业 出 版 社 ,1997. 3 李 强 ,缪 龙 秀 ,等 . 提 速 客 车 转 向 架 动 应 力 分 布 拟 合 的 研 究J . 铁 道 学 报 ,2001 ,21 (4) :105 108.(编 辑 :田 玉 坤 )7专 题 报 道 铁 道 车 辆 第 44 卷 第 6 期 2006 年 6 月图 1 RE2 、 RE2A 、 RE2B型 3 种 车 轴 的 结 构 示 意 图1. 2 国 内 车 轴我 国 最 早 用 于 25

8、 t 轴 重 铁 路 货车 的 滚 动 轴 承 车 轴 为 RE2 型 ,车 轴 载荷 中 心 距 为 1 956 mm ,车 轴 载 荷 中 心到 轴 颈 根 部 的 距 离 为 135 mm。 因 车轴 载 荷 中 心 距 短 增 加 了 转 向 架 结 构 的设 计 难 度 ,且 当 时 设 计 的 轴 承 外 形 比较 大 ,过 于 笨 重 ,故 RE2型 车 轴 仅 进 行了 装 车 运 用 考 验 而 未 大 量 推 广 使 用 。1998 年 设 计 了 RE2A 型 车 轴 ,车轴 载 荷 中 心 距 为 1 981 mm ,车 轴 载 荷中 心 到 轴 颈 根 部 的 距 离

9、 为 125 mm。与 RE2 型 车 轴 相 比 ,载 荷 中 心 距 增 加了 ,方 便 了 转 向 架 结 构 设 计 ;缩 短 了 载荷 中 心 到 轴 颈 根 部 的 距 离 ,降 低 了 轴颈 根 部 应 力 和 弯 曲 变 形 ;在 轴 颈 根 部是 成 型 磨 削 的 形 式 下 ,过 渡 圆 弧 由R25 mm 增 加 到 R40 mm ,应 力 集 中系 数 降 低 了 311 % ;该 轴 代 替 了 RE2型 车 轴 用 于 重 载 车 辆 。在 RE2 、 RE2A 型 车 轴 设 计 中 ,既考 虑 了 国 内 现 有 设 备 条 件 ,又 考 虑 到 今 后 的

10、技 术 进 步 ,对 车 轴 轴 颈 根 部 和 防 尘 板 座 根 部 设 计 了 2 种 有 卸 荷 槽和 1 种 无 卸 荷 槽 的 加 工 形 式 。为 满 足 货 车 提 速 、 重 载 的 需 要 ,提 高 车 轴 使 用 可 靠性 ,防 止 货 车 车 轴 冷 切 事 故 的 发 生 ,2005 年 为 70 t 级车 设 计 了 RE2B 型 车 轴 ,车 轴 载 荷 中 心 距 仍 为 1 981mm ,车 轴 载 荷 中 心 到 轴 颈 根 部 的 距 离 为 110 mm ,进一 步 降 低 了 轴 颈 根 部 应 力 和 弯 曲 变 形 。另 外 ,随 着 我 国 车

11、轴 加 工 技 术 水 平 的 提 高 , RE2B型 车 轴 轴 颈 和 防 尘 板 座 仅 采 用 了 无 卸 荷 槽 1 种 形 式 ,其 与 成 型 磨 削 的 先 进 加 工 工 艺 结 合 可 以 保 证 加 工 后 的轴 颈 根 部 形 状 和 粗 糙 度 严 格 符 合 图 样 要 求 ,消 除 了 过去 车 轴 在 轴 颈 加 工 时 因 设 备 落 后 造 成 的 卸 荷 槽 深 度 、形 状 和 粗 糙 度 不 符 合 图 样 要 求 而 给 货 车 运 用 安 全 带 来的 隐 患 ,以 及 因 有 多 种 卸 荷 槽 形 式 及 加 工 形 状 不 符 合图 样 要

12、求 给 检 修 带 来 的 不 便 ,同 时 提 高 了 车 轴 制 造 和检 修 的 合 格 率 。RE2 、 RE2A 、 RE2B型 3 种 车 轴 的 结 构 见 图 1。1. 3 各 型 车 轴 轴 颈 根 部 处 应 力 值根 据 欧 洲 EN 13103 : 2001 铁 路 应 用 轮 对 轴箱 非 动 轴 设 计 方 法 标 准 ,对 符 合 AA R 标 准 的E、 F、 K 型 车 轴 及 国 内 的 RE2 、 RE2A 、 RE2B 、 RD2 及RD2B (完 成 设 计 但 未 推 广 使 用 ) 型 车 轴 轴 颈 根 部 (原形 、 无 卸 荷 槽 )的 应

13、力 进 行 计 算 。 计 算 弯 矩 的 截 面 选 在过 渡 圆 弧 起 点 后 的 1/ 3 圆 弧 处 ,计 算 过 程 如 下 。1. 3. 1 作 用 在 轮 对 上 的 力车 辆 质 量 引 起 的 作 用 在 轮 对 上 的 载 荷 如 图 2 所示 。图 2 载 荷 示 意 图图 中 各 载 荷 值 如 下 :增 载 侧 轴 颈 载 荷 : P1 = (01625 + 01087 5 h1 / b) m1 g减 载 侧 轴 颈 载 荷 : P2 = (01625 - 01087 5 h1 / b) m1 g增 载 侧 车 轮 受 轨 道 的 横 向 反 力 : Y1 = 01

14、35 m1 g减 载 侧 车 轮 受 轨 道 的 横 向 反 力 : Y2 = 01175 m1 g车 轴 所 受 横 向 力 : H = Y1 - Y2 = 01175 m1 g式 中 : m1 作 用 在 轴 颈 上 的 质 量 ,等 于 车 辆 轴 重 减轮 对 质 量 ;8铁 道 车 辆 第 44 卷 第 6 期 2006 年 6 月 h1 载 荷 中 心 到 车 轴 中 心 线 的 高 度 ;2b 车 轴 载 荷 作 用 点 的 距 离 。1. 3. 2 轴 颈 根 部 的 弯 矩(1) 各 力 在 轴 颈 根 部 处 引 起 的 弯 矩 :M x = P1 y(2) 制 动 在 轴

15、 颈 根 部 处 引 起 的 附 加 弯 扭 矩 :对 于 单 侧 踏 面 制 动M x = Ff yM y = 0M z = Ff (1 + ) y式 中 : Ff 1 个 车 轮 与 闸 瓦 之 间 的 总 压 力 ; 车 轮 与 闸 瓦 之 间 的 摩 擦 因 数 ;y 计 算 截 面 距 P1的 距 离 。(3) 在 轴 颈 根 部 处 的 合 成 弯 矩 :M R = ( M x + M x ) 2 + M y 2 + M z 2 1/ 21. 3. 3 轴 颈 根 部 处 应 力 值 = K M R / W式 中 :W 截 面 抗 弯 模 量 , W = d3 / 32 ;d 车

16、轴 轴 颈 名 义 直 径 ;K 应 力 集 中 系 数 ,根 据 EN 13103 :2001 标 准中 的 图 5 查 得 ,与 系 数 r/ d、 D/ d 有 关 ,其中 , r 为 截 面 过 渡 处 的 圆 弧 半 径 , D 为 防尘 板 座 直 径 。EN 13103 :2001 标 准 中 规 定 A1N 钢 的 轴 颈 许 用应 力 为 100 MPa ,我 国 的 L ZW 钢 及 AAR 标 准 的 F 类钢 的 性 能 与 欧 洲 标 准 的 A1N 钢 相 当 ,计 算 中 的 许 用 应力 取 值 与 A1N 钢 相 同 。 计 算 结 果 见 表 1。表 1 各

17、 型 车 轴 主 要 参 数 及 轴 颈 根 部 应 力 值轴 型 轴 重/ t 轴 颈 中 心 到 根部 距 离 / mm 轴 颈 直径 / mm 全 长/ mm 中 心 距/ mm 轴 颈 根 部应 力 / MPa 安 全系 数E 24. 9 150. 8 144. 54 2 235. 2 1 981. 2 85. 08 1. 18F 32. 4 163. 5 157. 24 2 276. 5 2 006. 6 93. 63 1. 07K 32. 4 123. 3 157. 24 2 213. 8 2 006. 6 67. 16 1. 49RE2 25 135 150 2 166 1 95

18、6 74. 14 1. 35RE2A 25 125 150 2 191 1 981 63. 54 1. 57RE2B 25 110 150 2 181 1 981 54. 67 1. 83RD2 21 125 130 2 146 1 956 92. 77 1. 08RD2B 21 100 130 2 146 1 956 68. 18 1. 47从 表 1 可 以 看 出 ,缩 短 车 轴 载 荷 中 心 到 轴 颈 根 部的 距 离 ,降 低 了 车 轴 轴 颈 根 部 的 应 力 值 ,其 中 K 型 轴相 对 于 F 型 轴 应 力 降 低 了 2813 % , RE2B 型 轴 相 对

19、于RE2A 、 RE2型 轴 应 力 分 别 降 低 了 1410 %、 2613 % ,大 大增 加 了 车 轴 安 全 裕 量 。1. 4 各 型 车 轴 的 弯 曲 变 形按 照 欧 洲 EN 13103 : 2001 铁 路 应 用 轮 对 轴箱 非 动 轴 设 计 方 法 标 准 计 算 作 用 在 轮 对 上 的 力 ,采 用 有 限 元 方 法 计 算 了 各 型 车 轴 的 弯 曲 变 形 。 因 各 型车 轴 的 弯 曲 变 形 分 布 基 本 一 样 ,故 仅 给 出 RE2B型 车 轴的 变 形 示 意 图 (见 图 3) ;各 型 车 轴 在 相 关 部 位 的 弯 曲

20、变 形 量 见 表 2。表 2 各 型 车 轴 在 相 关 部 位 的 弯 曲 变 形 mm轴 型 轴 身 最 大变 形 载 荷 中心 变 形 轴 端变 形 轴 端 相 对根 部 变 形E 1. 514 - 1. 241 - 1. 841 1. 305F 1. 144 - 1. 171 - 1. 718 1. 200K 1. 148 - 1. 150 - 1. 560 0. 898RE2 0. 876 - 0. 835 - 1. 165 0. 756RE2A 0. 918 - 0. 900 - 1. 243 0. 751RE2B 0. 918 - 0. 896 - 1. 220 0. 682R

21、D2 0. 978 - 0. 887 - 1. 231 0. 786RD2B 0. 978 - 0. 874 - 1. 207 0. 682图 3 轮 对 的 弯 曲 变 形从 表 2 可 以 看 出 ,对 轴 重 和 载 荷 中 心 距 相 同的 轴 型 ,在 车 轴 载 荷 中 心 之 间 ,相 互 间 的 弯 曲 变 形量 基 本 变 化 不 大 ;对 轴 重 或 载 荷 中 心 距 不 相 同 的轴 型 ,相 互 间 的 变 形 量 存 在 较 大 差 异 。从 表 2 还 可 以 看 出 ,因 各 型 车 轴 的 轴 颈 长 度不 同 ,轴 颈 范 围 的 相 对 弯 曲 变 形 量

22、 存 有 差 异 ,其 中RE2B 、 RD2B型 轴 变 形 量 最 小 。 K型 轴 相 对 于 F 型轴 弯 曲 变 形 量 降 低 了 2512 % ; RE2B 型 轴 相 对 于RE2 、 RE2A 型 轴 弯 曲 变 形 量 分 别 降 低 了 918 %、912 %。轴 颈 弯 曲 变 形 的 减 少 ,除 降 低 了 各 件 端 面 间的 微 动 磨 损 外 ,还 改 善 了 轴 承 内 部 各 件 间 的 接 触关 系 ,提 高 了 轴 承 和 车 轴 的 可 靠 性 。2 轴 承 的 发 展对 铁 路 货 车 ,一 般 采 用 无 轴 箱 双 列 圆 锥 滚 子轴 承 单

23、 元 ,通 过 承 载 鞍 与 转 向 架 侧 架 直 接 连 接 。 该 无9我 国 重 载 铁 路 货 车 车 轴 及 轴 承 的 技 术 发 展 刁 克 军 ,陈 雷轴 箱 双 列 圆 锥 滚 子 轴 承 单 元 因 具 有 结 构 轻 、 组 装 和 运用 检 修 方 便 等 特 点 ,在 铁 路 货 车 上 得 到 了 广 泛 的 应 用 。虽 然 各 轴 承 制 造 公 司 在 轴 承 设 计 中 都 有 不 同 的 理念 ,但 为 保 证 设 计 的 轴 承 单 元 具 有 通 用 性 ,对 于 相 同 轴重 的 货 车 ,一 般 都 遵 循 相 应 的 标 准 (如 AA R)

24、来 保 证 产品 的 互 换 性 ,因 此 轴 承 的 内 外 公 称 尺 寸 基 本 相 同 ,内 部结 构 参 数 也 相 差 不 大 ,主 要 差 别 是 在 密 封 装 置 。 各 轴承 制 造 商 都 在 通 过 不 断 改 进 密 封 装 置 来 提 高 轴 承 的 密封 性 能 ,改 善 轴 承 的 润 滑 状 态 ,缩 短 轴 承 单 元 的 轴 向 宽度 ,使 轴 承 结 构 更 趋 于 合 理 。 图 4 为 各 轴 承 公 司 的 轴承 结 构 图 。2. 1 接 触 式 密 封 的 轴 承 单 元该 密 封 形 式 的 轴 承 单 元 由 内 圈 、 外 圈 、 滚 子

25、 、 保 持架 、 密 封 座 、 油 封 等 零 件 及 前 盖 、 后 挡 附 件 组 成 。 密 封原 理 是 采 用 接 触 式 密 封 ,靠 油 封 主 副 唇 口 与 密 封 座 间产 生 过 盈 配 合 (有 弹 簧 或 无 弹 簧 )而 达 到 接 触 密 封 的 目的 (见 图 4 (a) 、 (b) ) 。该 形 式 轴 承 的 密 封 结 构 在 使 用 后 暴 露 出 以 下 问题 :(1) 密 封 唇 口 与 密 封 座 过 盈 配 合 ,在 旋 转 时 产 生热 量 ,造 成 轴 承 运 转 温 度 过 高 ,最 高 温 升 可 达 70 。(2) 轴 承 温 度

26、过 高 ,加 快 了 轴 承 内 部 油 脂 老 化 ,降低 了 油 脂 使 用 寿 命 。(3) 由 于 轴 承 温 度 过 高 和 油 脂 的 存 在 ,造 成 油 封唇 口 老 化 ,降 低 了 弹 性 ,加 快 了 磨 耗 。 虽 然 弹 簧 产 生 抱紧 力 ,但 在 运 用 1 年 后 ,密 封 唇 口 与 密 封 座 仍 可 能 产 生间 隙 ,在 没 有 其 他 辅 助 密 封 结 构 时 ,密 封 效 果 大 幅 度 下降 ,轴 承 内 部 的 油 脂 泄 露 ,外 界 的 灰 尘 及 水 会 进 入 轴 承内 部 ,使 轴 承 产 生 早 期 故 障 。(4) 密 封 唇

27、口 与 密 封 座 过 盈 产 生 的 旋 转 扭 矩 ,易造 成 轴 承 密 封 罩 松 动 。(5) 早 期 各 公 司 生 产 的 密 封 结 构 基 本 上 是 压 装 而不 是 硫 化 在 一 起 的 ,油 封 还 存 在 从 密 封 罩 内 脱 落 问 题 。虽 然 各 轴 承 制 造 公 司 都 对 油 封 内 径 上 的 单 或 双 主副 唇 口 的 形 式 及 弹 簧 抱 紧 力 的 大 小 做 了 大 量 研 究 (如TIM KEN 轴 承 公 司 ) ,但 由 于 该 密 封 结 构 存 在 先 天 缺陷 ,现 在 货 车 上 采 用 的 比 例 已 经 降 低 。2.

28、2 迷 宫 式 密 封 的 轴 承 单 元针 对 接 触 式 密 封 存 在 的 先 天 缺 陷 ,各 轴 承 制 造 公司 都 投 入 了 极 大 的 精 力 从 降 低 轴 承 温 度 和 提 高 密 封 性能 等 方 面 进 行 研 究 ,开 发 了 迷 宫 式 密 封 装 置 。S KF 轴 承 公 司 的 密 封 结 构 为 低 摩 擦 的 LL 型 密封 ,橡 胶 直 接 硫 化 在 密 封 罩 并 压 装 在 相 对 静 止 的 轴 承外 圈 上 ,金 属 冲 压 件 压 装 在 旋 转 的 密 封 座 上 ,与 前 盖 或后 挡 一 起 组 成 2 道 轴 向 密 封 和 2

29、道 径 向 密 封 (见 图 4(c) ) 。TIM KEN 轴 承 公 司 的 结 构 为 低 转 距 的 HDL 型密 封 圈 ,橡 胶 直 接 硫 化 在 密 封 罩 并 压 装 在 相 对 静 止 的轴 承 外 圈 上 ,金 属 冲 压 件 压 装 在 旋 转 的 密 封 座 上 ,组 成2 道 轴 向 密 封 和 2 道 径 向 密 封 ,油 封 靠 冲 压 件 保 护 (见图 4 (d) ) 。中 国 的 轴 承 结 构 为 橡 胶 迷 宫 式 密 封 ,外 油 封 压 装在 密 封 罩 上 ,内 油 封 压 装 在 旋 转 的 密 封 座 上 ,与 前 盖 或后 挡 一 起 组

30、成 4 道 轴 向 密 封 和 3 道 径 向 密 封 ,且 前 盖或 后 挡 与 外 油 封 组 成 的 第 1 道 轴 向 密 封 首 先 阻 挡 了 大部 分 外 界 物 质 侵 入 轴 承 内 部 (见 图 4 (e) ) 。(a) SKF、 TIM KEN、 NSK、 N TN 轴 承 公 司 及 中 国 轴 承 结 构 ; (b) FA G轴 承 公 司 轴 承 结 构 ; (c) SKF 轴 承 公 司轴 承 结 构 ; (d) TIM KEN 轴 承 公 司 轴 承 结 构 ; (e)中 国 轴 承 结 构 ; (f) N TN 轴 承 公 司 轴 承 结 构 ; (g) SK

31、F 轴 承公 司 轴 承 结 构 ; (h) TIM KEN 轴 承 公 司 轴 承 结 构 ; (i)中 国 的 轴 承 结 构 之 一 ; (j)中 国 的 轴 承 结 构 之 二 。图 4 各 轴 承 公 司 的 轴 承 结 构01铁 道 车 辆 第 44 卷 第 6 期 2006 年 6 月 N TN 轴 承 公 司 在 原 接 触 式 密 封 设 计 的 基 础 上 又增 加 了 密 封 罩 与 前 盖 或 后 挡 组 成 的 密 封 ,虽 然 密 封 性能 得 到 了 提 高 ,但 原 密 封 的 其 他 问 题 仍 然 存 在 (见 图 4(f) ) 。上 述 密 封 基 本 上

32、 属 于 迷 宫 式 密 封 形 式 ,通 过 增 加轴 向 、 径 向 通 道 ,改 变 流 动 方 向 及 扩 大 空 间 而 使 物 质 流动 阻 力 变 大 ,从 而 达 到 密 封 性 能 。 该 密 封 形 式 轴 承 单元 的 轴 承 结 构 基 本 上 未 改 变 。因 该 密 封 结 构 的 油 封 唇 口 与 接 触 面 间 为 过 渡 配合 ,其 余 部 分 不 接 触 ,所 以 使 用 后 轴 承 的 运 转 温 度 低 ,密 封 性 能 稳 定 ,增 加 了 轴 承 使 用 的 可 靠 性 。 除 N TN轴 承 公 司 外 ,其 他 迷 宫 式 密 封 的 轴 承

33、单 元 在 国 内 铁 路货 车 上 已 经 采 用 。2. 3 紧 凑 型 轴 承 单 元为 满 足 铁 路 货 车 提 速 、 重 载 的 需 要 ,提 高 轴 承 使 用可 靠 性 ,采 用 紧 凑 型 轴 承 技 术 成 为 铁 路 货 车 轴 承 的 发展 方 向 。 由 于 迷 宫 式 密 封 的 密 封 性 能 已 得 到 共 识 ,因此 各 轴 承 公 司 对 迷 宫 式 密 封 轴 承 单 元 的 改 进 重 点 又 放在 轴 承 结 构 上 。 改 进 后 的 紧 凑 型 轴 承 的 主 要 特 点 是 减少 了 轴 承 的 零 件 ,如 取 消 了 密 封 座 ,缩 短

34、了 轴 承 单 元 的轴 向 宽 度 ,以 适 应 与 之 组 装 的 车 轴 轴 颈 长 度 。 轴 颈 长度 越 短 ,越 有 利 于 降 低 车 轴 轴 颈 根 部 的 应 力 ,提 高 轴 颈刚 度 ,减 少 轴 颈 弯 曲 变 形 ,改 善 微 动 磨 损 对 轴 承 性 能 的影 响 ,从 而 提 高 车 轴 及 轴 承 的 可 靠 性 (见 图 4 (g) 、 ( h) 、(i) 、 (j) ) 。从 图 4 (g) 、 (h) 、 (i) 可 以 看 出 ,紧 凑 型 轴 承 单 元 取消 了 密 封 座 ,缩 短 了 轴 承 单 元 的 轴 向 尺 寸 ,轴 承 内 圈 大挡

35、 边 外 径 面 起 到 了 原 密 封 座 的 作 用 ,与 油 封 构 成 密 封 ,消 除 了 微 动 磨 损 产 生 的 物 质 对 轴 承 内 部 润 滑 脂 的 污染 ;另 外 ,S KF 轴 承 公 司 还 在 内 圈 和 后 挡 间 安 装 了 塑钢 垫 圈 ,改 善 了 微 动 磨 损 。图 4 (j)的 轴 承 特 点 是 轴 承 外 圈 、 内 圈 、 滚 子 及 中 隔圈 与 现 有 的 353130X2 2RZ型 轴 承 完 全 相 同 ,密 封 装置 是 通 过 改 变 前 盖 、 后 挡 的 结 构 和 橡 胶 件 组 成 混 合 迷宫 密 封 ,取 消 了 密

36、封 座 和 内 油 封 ,缩 短 了 轴 承 单 元 的 轴向 尺 寸 ,使 用 性 能 成 熟 、 可 靠 ,并 适 应 现 有 的 检 修 体 制和 检 修 设 备 。由 院 、 所 、 铁 路 轴 承 公 司 、 铁 路 局 和 铁 路 货 车 制 造公 司 等 专 家 的 组 成 的 审 查 组 对 上 述 结 构 的 轴 承 进 行 了技 术 审 查 。 一 致 认 为 :除 TIM KEN 轴 承 公 司 外 ,其 他3 种 现 有 的 轴 承 设 计 图 样 均 可 满 足 RE2B 型 车 轴 的 使用 要 求 。3 RE2B型 轮 对RE2B型 车 轴 与 图 4 ( g)

37、( S KF 轴 承 公 司 的 轴 承 结构 ) ,图 4 (i) 、 (j) (中 国 的 轴 承 结 构 ) 中 的 轴 承 单 元 组 成的 RE2B型 轮 对 结 构 符 合 可 靠 性 、 可 用 性 、 可 维 护 性 及安 全 性 (RAMS)系 统 的 内 容 ,并 与 现 有 的 RE2A型 轮 对可 以 互 换 使 用 ,二 者 均 可 满 足 转 K5 型 、 转 K6 型 转 向架 的 使 用 要 求 。图 4 (j)的 中 国 轴 承 在 2005 年 6 月 通 过 了 台 架 运转 性 能 试 验 ,2005 年 9 月 装 车 运 用 考 验 ,至 2005

38、年 年底 共 装 车 2 500 辆 ,到 目 前 为 止 ,运 用 情 况 正 常 ;图 4(g)的 S KF 轴 承 公 司 的 轴 承 现 在 正 在 试 制 中 ,2006 年3 月 进 行 台 架 试 验 ,2006 年 5 月 装 车 运 用 考 验 。RE2B型 轮 对 的 应 用 ,延 长 了 轮 轴 的 检 修 周 期 ,降低 了 轮 轴 的 检 修 成 本 。4 RE2B型 轮 对 技 术 的 应 用RE2B型 轮 对 技 术 能 够 指 导 我 们 对 现 行 的 21 t 轴重 铁 路 货 车 用 RD2 型 车 轴 和 352226X2 2RZ 型 轴 承进 行 改

39、进 设 计 及 今 后 30 t 及 以 上 轴 重 铁 路 货 车 轮 对开 发 设 计 。21 t 轴 重 铁 路 货 车 新 设 计 的 车 轴 为 RD2B型 ,车 轴载 荷 中 心 距 仍 为 1 956 mm ,车 轴 载 荷 中 心 到 轴 颈 根 部的 距 离 由 RD2型 的 125 mm 缩 短 为 100 mm ,更 大 幅 度地 降 低 了 车 轴 轴 颈 根 部 应 力 和 弯 曲 变 形 (见 表 1、 表2) , RD2B型 轴 相 对 于 RD2型 轴 应 力 降 低 了 26. 5 % ,弯曲 变 形 量 降 低 了 1312 %。 在 保 证 原 轴 承 后

40、 挡 使 用 的前 提 下 ,根 部 过 渡 圆 弧 也 由 R20 mm 增 加 到 R25 mm ,应 力 集 中 系 数 降 低 了 2. 3 %。 轴 颈 根 部 取 消 了 卸 荷 槽形 式 ,采 用 成 型 磨 削 加 工 方 式 ,保 证 了 车 轴 轴 颈 的 加 工质 量 。5 结 束 语本 文 介 绍 了 国 内 外 重 载 货 车 用 车 轴 及 轴 承 的 概况 ,计 算 了 缩 短 轴 颈 前 后 的 车 轴 强 度 和 弯 曲 变 形 量 ,从理 论 上 证 明 了 缩 短 轴 颈 对 提 高 车 轴 、 轴 承 可 靠 性 的 作用 。 通 过 对 现 有 各 种

41、 轴 承 密 封 形 式 的 比 较 ,确 认 了 我国 25 t 轴 重 铁 路 货 车 选 用 紧 凑 型 轴 承 的 合 理 性 。 新设 计 的 RE2B型 车 轴 与 选 用 的 紧 凑 型 轴 承 的 组 合 ,必 将减 少 微 动 磨 损 对 轴 承 、 车 轴 的 污 染 ,有 效 遏 制 货 车 车 轴冷 切 事 故 ,提 高 我 国 重 载 货 车 车 轴 及 轴 承 的 可 靠 性 ,保证 货 车 运 行 安 全 。 这 些 决 策 和 实 践 标 志 着 我 国 铁 路 货车 轮 轴 技 术 已 进 入 国 际 先 进 水 平 。(编 辑 :田 玉 坤 )11我 国 重

42、 载 铁 路 货 车 车 轴 及 轴 承 的 技 术 发 展 刁 克 军 ,陈 雷ABSTRACTResearch on Prediction of the Fatigue Lifeof Welding Structures on Freight CarsXIE Su2ming ,et al.(female , born in 1965 , p rofessor , Vehicle Engi2neering CAD/ CA E Technical Center of Dalian Jiao2tong University , Dalian 116028 , China)Abstract :Ac

43、cording to standards of t he Interna2tional Welding Society and British Standards , wit ht he finite element s static strengt h result s and the ac2t ually measured load spectrum , the fatigue life com2parison analysis is made for t he modes of typical wel2ded joint s at key part s of an exported co

44、al car body.The result s show t hat the proper selection of modesof welded joint s and welding technologies can doubleimprove t he fatigue life of struct ures.Key words :f reight car ; finite element analysis ;fatigue life ; predictionTest and Research on Fatigue Load Spectrum ofAxles for Speed Incr

45、eased Passenger CarsZHAN G Rui2ting ,et al.(male , born in 1964 , senior engineer , CSR Si2fang Locomotives The load calcula2tion is made wit h t he finite element met hod and theload spectrum is obtained ; And the load distributionfeat ures and regulations are analyzed wit h t he relia2bility theor

46、y.Key words : passenger car ; axle ; fatigue ; loadspectrumTechnical Development of Axles and Bearings forHeavy Haul Rail way Freight Cars in Our CountryDIAO Ke2jun ,et al.(male , born in 1961 , senior engineer , Researchand Testing Depart ment of CNR Sifang Rolling StockResearch Instit ute , Qingda

47、o 266031 , China)Abstract : The general conditions of axles andbearings for heavy haul f reight cars abroad are de2scribed. The technical develop ment s of axles andbearings for heavy haul railway f reight cars in ourcountry are discussed.Key words : f reight car ; axle ; bearings ; tech2nique ; dev

48、elop mentAnalysis of the Rolling Stock Dispatching andManagement System at Present in Our Countryand Some Tentative IdeasHOU Ya2jie ,et al.(male , born in 1973 , engineer , Freight Car De2part ment of Equip ment Section of MOR Transporta2tion Bureau , Beijing 100844 ,China)Abstract :In view of t he

49、general conditions of t herolling stock dispatching and management system atpresent in our country , it is expounded and analyzedin such aspect s as t he composition , category , con2tent s and system of the rolling stock dispatching andmanagement system , and some tentative ideas aregiven.Key words :rolling stock ; dispatching ; manage2ment system ; tentative ideaBrief Description of Reform of the Auxiliary RepairSys