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摘要：在应用高速动车组转向架轴承的过程中，容易出现各种问题，甚至是一些故障方面的损坏，因此，要对高速动车组转向架轴承故障问题引起重视，采取更好的诊断方法来及时发现问题，并解决故障。本文对高速动车组转向架轴承的故障问题，总结了高速动车组转向架轴承故障的主要类型和具体的诊断方法，提出了诊断措施和对策。
关键词：高速动车组；转向架；轴承；故障诊断
轴承是高速轨道车辆走行部的心脏，随着车辆运行里程的增加，故障问题呈现增加的趋势。为了有效遏制轴承故障给车辆运行带来的影响，国内外学者对轴承故障的判断进行了大量的理论研究，也取得了相当的成果。由于轨道车辆轴承故障一直是行车安全中最为关注的问题，铁路工程师在故障统计和检测方面，也有一定的认识。目前，为了有效在线检测轴承状态，轨边声学检测设备起到了一定的预防作用，在全路也得到了广泛的应用[1]。然而，对于故障的精确判断还需要进一步研究
一、转向架结构特征
转向架结构有以下特征：无摇枕H形构架之转向架；采用轻量、小型、简洁的结构；采用小轮径860mm的车轮以减少簧下重量；采用内孔为60mm的空心车轴，该内孔同时有利于对车轴进行超声波探伤；轴箱采用转臂式定位，轴箱弹簧采用双圈钢圆簧；二系采用具有高度自动调节装置的空气弹簧，且其辅助风缸由无缝钢管制成的横梁内腔承担；采用抗蛇行减振器兼顾高速稳定性和曲线通过性能；采用单拉杆式中央牵引装置传递纵向力；动车转向架上装用轻型交流异步牵引电机；采用挠性浮动齿式联轴式牵引电动机架悬式驱动装置；基础制动装置采用液压油缸卡钳式盘型制动；全部车轮装有机械制动盘；拖车转向架车轴上装有机械制动盘；利用踏面清扫装置改善轮轨间运行噪声和粘着状态。
二、故障描述
结合高速动车组的运行情况，对某型车近年来轴承出现的故障状态进行了分析，统计了故障轴承的走行里程。从轴承故障统计结果分析，轴承外圈、轴承内圈、滚子以及保持架都可能出现故障，但主要体现在轴承外圈故障。通过轴承的结构分析，轴承外圈是轴承的主要受力部位，轴承上半截面承受一系以上的全部作用力，在高速旋转下容易造成承载面的损伤，从而导致该截面是轴承中最容易受损的部位。从损伤的程度分析，剥离宽度基本上为滚子的长度，沿周向的长度差异较大，一般在10-200mm范围内变化，这与发现问题的时间和线路运行状况有一定的关系。从剥离面演化的情况看，首先是沿周向发展，达到一定的剥离长度后深度开始变化，该因素是导致轴承异音异响的主要原因，磨耗深度越深损伤越严重，故障频谱特征就越明显，统计了轴承故障发生时的走行里程，从故障里程数据统计结果分析，轴承运行里程在30-70万km范围内轴承故障严重，按现有走行计划测算，运行一年半左右轴承的故障率相对较高，如图所示。
通过检查轴承履历，发现多数轴承故障在进行高级修以后表现特别明显，新造车的轴承故障相对较低。图故障轴承统计鉴于轴承是动车走行部的心脏，早期故障产生的振动很小，持续时间相对较短，其能量分散在较宽的频率范围内，基本上会被其它信号振动淹没，给随车机械师带来了相当难度的挑战。在轴承故障严重的情况下会出现温度升高，甚至有烧轴的风险。如何有效地发现早期故障，采用合理有效的手段防止安全隐患的发生，是动车组维修工程师需要深入研究的问题。
三、故障原因分析
通过对轴承故障的跟踪分析，发现造成轴承故障的原因存在以下几个方面：
1、组装原因。通过对车辆轴承故障发生的时间分析，剥离故障主要发生在高级修以后，可能的原因在于组装过程中，构架与轴承结合时组装工艺不合理，导致构架与轴承发生冲击，对轴承承载区域有一定的损伤，形成了轴承剥离的早期隐患。在高速运行下，由于轴承内圈与滚动体之间存在一定的弹性波动，巨大的交变应力反复作用致使疲劳加剧，从而产生剥离的状况。
2、润滑原因。为了有效减少滚子、滚道、保持架之间的摩擦，避免温度变化的不均匀影响，需要在轴承外圈轨道面上涂抹一层润滑油脂。通过对部分故障轴承的分析，发现在轴承内油脂减少、变质，局部还出现无油脂的状况，从而形成干摩擦，长时间运行就会造成轴承损伤。
3、其它原因。对于高速列车，轴承的密封性能良好，几乎可以排除雨水、灰层等异物进入轴承内部引起润滑不良。其中对轴承故障影响最为明显的因素在于轴承材质的加工，目前对轴承的加工方式主要采用马氏体和贝氏体两种淬火方式，哪种方式对高速运行的轴承更有利，需要长期跟踪测试。此外，一系悬挂装置参数设置不合理可能传递来自轨道的冲击，从而使轴承长期处于交变冲击载荷下，增加了轴承剥离的风险。
四、高速动车组转向架故障检修
1、检修范围。在对动车组的转向架进行维修的过程中需要对很多方面考虑，首先需要对转向架进行清洗、分解，因为如果转向架长期处于暴露的环境中，就会出现难以清洗的死角，所以在对转向架进行检修的时候需要注意的就是加强对日常的维护和管理工作。另外在对转向架进行检修的时候还需要定期对构架进行清洗，并且注意检查探伤。在对动车组转向架进行检修的时候需要加强对零部件的检修，对于内部轴承、制动部件以及牵引电机要进行细致的检修。
2、检修工艺流程。检修工艺流程是动车组内部的一项重要工作内容，随着转向架检修等级的逐渐增加，其检修工艺要求也不尽要求，在对转向架进行检修的时候，首先就应该对转向架检修的等级进行划分，因为不同等级的转向架对于检修的要求也不尽相同。不同的转向架虽然在大体流程上有着相似之处，但是不同型号的转向架其内部零件和尺寸都是不同的，所以在对这些零件进行检修的时候也应该采用不同的检修差异。
3、检修工艺设备选型。在对动车组进行检修的时候，需要对原型车在国外的检修设备进行考察，只有综合国内外设备容易出现的问题，才会在动车组设备出现问题的时候第一时间对其进行解决。国内和国外的动车组设备在很大程度上有着相似之处，所以需要将国内与国外设备厂商组合联合体进行整合，要先促进国内厂商设备的开发。在对高速动车组内部转向架进行检修的时候，一定要从多方面进行考虑，避免造成设计后期的被动局面。
4、检修工艺布局。由于动车组在实际的运行中时速非常高，而转向架是动车组内部的一项重要设备，所以设定必要的检修工艺布局是非常重要的。首先在对动车组转向架进行检修的时候，需要对其内部各个线路进行检修。除此之外，还需要尽量的避免检修部件出现“跨越”检修区的问题。如果没有合理的布局工艺，就容易导致检修的失误。科学合理的布局是满足转向架设备正常运转的必要条件，在对转向架进行维修的时候需要设置更加人性化的管理体系。
总之，只有做好了高速动车组转向架轴承的故障诊断工作，才能够让故障诊断变得更加的及时，而且可以发挥出故障诊断的优势和效果，让故障诊断成为维护高速动车组转向架轴承运行的有效措施。
参考文献
[1]李刚,侯压芬.基于振动的CRH车轴箱轴承故障诊断方法的研究[J].机械研究与应用,2015,28(6):25-26.
[2]刘建强,赵治博,章国平.地铁车辆转向架轴承故障诊断方法研究[J].铁道学报,2015(1):30-36.
[3]王兆祥,彭朝勇.动车组滚动轴承故障轨边声学检测技术及应用[J].中国铁路，2016(3):61-64.
[4]唐松柏，邬平波.铁路客车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统研究[J].铁道车辆,2015,53(1):29-32.
[5]王平,廖明夫.滚动轴承故障诊断的自适应共振解调技术[J].航空动力学报,2015,20(4):12.
[6]李培玉,郑俊.基于多通道振动信号的港机车轮轴承故障诊断[J].轴承,2013(9):35-38.