《鐵道車輛機(jī)械裝置檢修》課件-項(xiàng)目二 任務(wù)3 軸承故障分析及技術(shù)測(cè)量

鐵道車輛機(jī)械裝置檢修任務(wù)1：輪對(duì)的基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)2：軸承軸箱的基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)3：輪軸故障分析與技術(shù)測(cè)量任務(wù)4：輪對(duì)檢修工藝項(xiàng)目二：輪軸檢修任務(wù)3：輪軸故障分析與技術(shù)測(cè)量輪軸故障/車軸故障/車輪故障/滾動(dòng)軸承故障輪對(duì)檢查器（四檢器/車輪直徑檢查尺/內(nèi)距尺)知識(shí)導(dǎo)圖4學(xué)習(xí)目標(biāo)5知識(shí)目標(biāo)了解輪軸故障的特征/原因和預(yù)防措施了解四檢器/直徑尺/內(nèi)距尺的使用方法能力目標(biāo)能夠熟練說出輪軸常見故障的特征/產(chǎn)生原因和預(yù)防措施掌握輪對(duì)技術(shù)測(cè)量的方法6一、輪軸故障分析

（一）輪軸故障

輪軸故障形式主要有崩輪及裂損、車軸冷熱切、車輪竄出、軸承熱軸等，這些故障危害性很大，會(huì)造成車輛脫軌、顛覆事故。7一、輪軸故障分析1、崩輪及裂損（1）損傷特征：多表現(xiàn)為車輪沿徑向裂開或整體崩裂成數(shù)塊。（2）產(chǎn)生原因：非正常強(qiáng)烈制動(dòng)、內(nèi)部冶金缺陷或制造工藝缺陷、輻板孔裂紋等。制動(dòng)熱造成的車輪徑向崩裂

車輪崩裂形貌車輪崩裂斷口

車輪冶金缺陷（異型偏析）造成的崩輪8一、輪軸故障分析1、崩輪及裂損（1）損傷特征：多表現(xiàn)為車輪沿徑向裂開或整體崩裂成數(shù)塊。（2）產(chǎn)生原因：非正常強(qiáng)烈制動(dòng)、內(nèi)部冶金缺陷或制造工藝缺陷、輻板孔裂紋等。車輪輻板裂損形貌

車輪輪輞崩裂脫落后拼合形貌車輪輻板孔裂損形貌

車輪輻板孔裂紋造成的車輪裂損9一、輪軸故障分析1、崩輪及裂損（1）損傷特征：多表現(xiàn)為車輪沿徑向裂開或整體崩裂成數(shù)塊。（2）產(chǎn)生原因：非正常強(qiáng)烈制動(dòng)、內(nèi)部冶金缺陷或制造工藝缺陷、輻板孔裂紋等。

內(nèi)部夾雜物導(dǎo)致的疲勞掉塊10一、輪軸故障分析

2.車軸冷切

車軸冷切是車軸在外部因素(載荷應(yīng)力)和內(nèi)部因素(材料特性、結(jié)構(gòu)形式、表面狀態(tài))綜合作用下造成斷裂的情況，與材料質(zhì)量、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工裝配狀態(tài)、運(yùn)用工況和維護(hù)質(zhì)量等因素緊密相關(guān)。（1）損傷特征：裂斷部位沒有明顯的塑性變形，斷口呈現(xiàn)裂紋源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)、瞬時(shí)斷裂區(qū)。（2）產(chǎn)生原因：車軸鋼坯內(nèi)在質(zhì)量不良、表面加工質(zhì)量不良、輪對(duì)組裝質(zhì)量不良、意外損傷、車軸表面微動(dòng)磨蝕、外界腐蝕、非正常加工（如電焊）等。11一、輪軸故障分析

2.車軸冷切軸頸根部裂紋斷口宏觀特征斷口呈不對(duì)稱外凸形車軸材質(zhì)不良導(dǎo)致車軸冷切12一、輪軸故障分析

2.車軸冷切車軸軸頸斷裂形貌軸頸根部斷口車軸表面加工質(zhì)量不良導(dǎo)致車軸冷切13一、輪軸故障分析

2.車軸冷切車軸輪座斷裂形貌車軸輪座外側(cè)向內(nèi)約25mm處斷口輪對(duì)組裝質(zhì)量不良導(dǎo)致車軸冷切14一、輪軸故障分析

2.車軸冷切輪座橫裂紋斷口宏觀特征輪座裂紋橫切面金相塑性變形特輪座微動(dòng)磨損導(dǎo)致車軸冷切15一、輪軸故障分析

2.車軸冷切車軸軸頸斷裂形貌軸頸根部斷口車軸表面腐蝕導(dǎo)致車軸冷切16一、輪軸故障分析

3.車軸熱切

（1）損傷特征：軸頸被拉伸、輾長(zhǎng)，最終被切斷，軸承嚴(yán)重發(fā)熱燒毀，有時(shí)甚至出現(xiàn)軸承組件局部熔化粘著。

（2）產(chǎn)生原因：軸承故障、車輪踏面損傷、外部運(yùn)用工況導(dǎo)致軸承承載過高、內(nèi)圈松動(dòng)或密封裝置不良等。軸承內(nèi)圈及切斷的軸頸軸承的外圈及后排內(nèi)圈車輪踏面上大面積擦傷剝離軸承保持架破碎滾子與內(nèi)外圈嚴(yán)重剝離軸承故障導(dǎo)致車軸熱切車輪踏面損傷導(dǎo)致車軸熱切17一、輪軸故障分析

4.車輪竄出

（1）損傷特征：車輪相對(duì)于車軸輪座發(fā)生位移。

（2）產(chǎn)生原因：車軸車輪組裝過盈量不足、車軸輪座或車輪輪轂孔圓度、圓柱度超限等。車軸車輪組裝過盈量不足導(dǎo)致車輪竄出

18一、輪軸故障分析

5.軸承熱軸

（1）損傷特征：軸承溫度超過規(guī)定限度，嚴(yán)重情況下可出現(xiàn)冒煙、火星、熱變色等，并可伴隨有軸承組件的變形、燒毀和脫落等。

（2）產(chǎn)生原因：軸承組件接觸關(guān)系出現(xiàn)異常，軸承組件出現(xiàn)剝離、裂紋等缺陷，內(nèi)圈與軸頸的配合出現(xiàn)松動(dòng)，軸承油脂發(fā)生老化變質(zhì)，軸承密封裝置發(fā)生異常磨損，軸承密封罩發(fā)生松動(dòng)、脫落，外部條件原因等。19一、輪軸故障分析發(fā)生熱軸故障后的軸頸發(fā)生熱軸故障的軸承外圈發(fā)生熱軸故障的軸承內(nèi)圈發(fā)生熱軸故障的軸承零部件軸承制造質(zhì)量問題導(dǎo)致熱軸20一、輪軸故障分析密封罩脫出、外油封端面磨損前蓋內(nèi)側(cè)端面摩擦痕跡密封罩脫出故障導(dǎo)致熱軸21一、輪軸故障分析

（二）車軸故障

車軸故障形式主要有車軸裂紋，車軸碰傷、磨傷，車軸彎曲及磨損，電焊打火凹痕等。這些故障有可能導(dǎo)致車軸冷切，造成車輛脫軌、顛覆事故。22一、輪軸故障分析

1.車軸裂紋

車軸裂紋分為橫向裂紋與縱向裂紋兩種，若裂紋與車軸中心線夾角大于或等于45°時(shí)，稱為橫裂紋，若裂紋與車軸中心線夾角小于45°時(shí)，稱為縱向裂紋。

裂紋是在工藝過程中，金屬的連續(xù)性破壞而形成的缺陷。磁粉探傷時(shí)，其磁痕特征一般為線形鋸齒形，兩端呈尖角狀，磁粉聚集的的圖象不規(guī)則，但清晰、密集。發(fā)紋是由原材料中的微小氣孔、針孔、金屬和非金屬夾雜物等，經(jīng)鍛軋而成的原材料缺陷。磁粉探傷時(shí)，其磁痕特征呈直線或微彎的細(xì)線狀，磁粉聚集的圖像規(guī)則呈細(xì)長(zhǎng)、平直。

產(chǎn)生原因：車軸表面加工不良、車軸表面腐蝕、車輪與車軸組裝不當(dāng)、應(yīng)力作用產(chǎn)生疲勞、違規(guī)焊修、材質(zhì)不良等。23一、輪軸故障分析

1.車軸裂紋

車軸軸頸根部橫裂紋車軸軸頸縱裂紋車軸輪座內(nèi)側(cè)橫裂紋車軸軸身橫裂紋24一、輪軸故障分析

2.車軸磕碰傷

產(chǎn)生原因：輪對(duì)在運(yùn)用、檢修或運(yùn)輸過程中，因外力磕碰、打擊對(duì)車軸造成的損傷。

3.車軸電蝕坑

產(chǎn)生原因：車輛電焊作業(yè)時(shí)，有時(shí)發(fā)生因電焊地線接地不良或電纜絕緣損壞觸碰軸身等情況，造成通過電流瞬間過大在軸身上打火形成電蝕坑

4.車軸彎曲

產(chǎn)生原因：車輛脫軌使車軸承受很大的沖擊力，或在組裝輪對(duì)時(shí)操作不當(dāng)(如車輪與車軸不垂直)造成。軸身電蝕坑25一、輪軸故障分析26一、輪軸故障分析

（三）車輪故障

車輪故障形式有車輪內(nèi)部疲勞裂紋、車輪踏面剝離、擦傷、局部凹陷、碾寬、圓周磨耗超限及裂紋、缺損、粘有熔化金屬；輪緣厚度超限或輪緣垂直磨耗超限，輪緣缺損、裂紋、碾堆；車輪輪輞、輻板孔、輪轂裂紋。車輪損傷形式示意圖如圖所示。車輪損傷形式示意圖27一、輪軸故障分析

1.輪輞內(nèi)部疲勞裂紋（輞裂）（1）損傷特征：車輪輪輞內(nèi)部裂紋簡(jiǎn)稱“輞裂”，它是車輪較為典型的損傷，在高速和重載鐵路車輪中均有發(fā)生。裂紋沿車輪圓周方向擴(kuò)展，當(dāng)發(fā)展到一定程度后，甚至還會(huì)出現(xiàn)輪輞掉塊。因此，輞裂損傷的危害性較大，會(huì)嚴(yán)重危及到列車的行車安全。（2）產(chǎn)生原因：車輪踏面下10～20mm深度范圍內(nèi)存在的大尺寸脆性非金屬夾雜物。車輪輪輞裂紋28一、輪軸故障分析

2.踏面剝離（1）損傷特征：在運(yùn)用中車輪踏面整個(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)訝罱饘賱兟涞裙收?。?）產(chǎn)生原因①制動(dòng)剝離：由于在不合適的制動(dòng)條件下，閘瓦與車輪接觸部位產(chǎn)生高熱導(dǎo)致車輪表面金屬相變，形成脆硬的馬氏體白層，在輪軌接觸應(yīng)力作用下，發(fā)展成為大面積剝落掉塊。②接觸疲勞剝離：由于輪軌接觸應(yīng)力累積應(yīng)變所致，通常與車輪硬度、強(qiáng)度有關(guān)，車輪踏面表層金屬產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性變形，最終踏面發(fā)展成疲勞掉塊形成剝離。③擦傷剝離：由于車輪與鋼軌之間出現(xiàn)局部摩擦或滑動(dòng)摩擦，摩擦高熱導(dǎo)致車輪表面金屬相變，出現(xiàn)硬脆的馬氏體白層，隨著車輪滾動(dòng)運(yùn)行，由擦傷而引起的剝離并形成。車輪踏面制動(dòng)剝離車輪踏面擦傷剝離（掉塊）車輪踏面接觸疲勞剝離29一、輪軸故障分析

3.踏面制動(dòng)熱裂紋

（1）損傷特征：車輪踏面周向存在較規(guī)則的“刻度”狀裂紋，一般出現(xiàn)在踏面閘瓦制動(dòng)方式下。

（2）產(chǎn)生原因：踏面受到閘瓦壓力作用后產(chǎn)生熱應(yīng)力，在周向壓應(yīng)力作用下，產(chǎn)生塑性變形，循環(huán)后產(chǎn)出熱疲勞，踏面表面產(chǎn)出熱裂紋。

4.輪緣根部熱裂紋（1）損傷特征：車輪輪緣根部存在微細(xì)裂紋。一般危害性不大，微細(xì)裂紋可不進(jìn)行處理，裂紋較深時(shí)旋修處理。（2）產(chǎn)生原因：列車在彎道行駛時(shí)，由于輪緣與鋼軌之間的接觸和摩擦而產(chǎn)生熱應(yīng)力，在這種熱應(yīng)力的作用下輪緣根部產(chǎn)生細(xì)小裂紋。車輪踏面刻度狀制動(dòng)熱裂紋車輪與鋼軌摩擦造成的輪緣根部熱裂紋30一、輪軸故障分析

5.車輪踏面擦傷

（1）損傷特征：車輪踏面呈現(xiàn)類似橢圓形痕跡，該部位局部凹陷，一般情況一條輪對(duì)的兩個(gè)車輪對(duì)稱部位均能看到擦傷形貌。擦傷深度較深時(shí)，會(huì)降低列車運(yùn)行平穩(wěn)性，產(chǎn)生震動(dòng)并對(duì)軸承等部件產(chǎn)生危害。（2）產(chǎn)生原因：在制動(dòng)過程中司機(jī)操作不當(dāng)、制動(dòng)系統(tǒng)不佳、輪軌粘著力降低等，造成車輪被抱死，車輪與鋼軌之間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦，摩擦熱使車輪踏面局部產(chǎn)生相變，形成硬而脆的馬氏體組織，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致擦傷處剝離掉塊。車輪踏面擦傷31一、輪軸故障分析

6.車輪踏面“斜裂紋”

（1）損傷特征：車輪踏面靠近輪輞外側(cè)面處存在約呈45度角方向的排列規(guī)則的斜向裂紋，該處有時(shí)會(huì)看到因斜裂紋導(dǎo)致的剝離現(xiàn)象。（2）產(chǎn)生原因：列車在彎道行駛時(shí)，特別是在曲率半徑較小的彎道處，由于輪軌之間的滾動(dòng)接觸應(yīng)力過大，造成了材料接觸表面的一種滾動(dòng)接觸疲勞損傷。車輪踏面“斜裂紋”32一、輪軸故障分析

7.車輪踏面?zhèn)?/p>

（1）損傷特征：車輪踏面存在壓入物痕跡或壓入狀麻坑。影響表面質(zhì)量及美觀，一般不會(huì)造成嚴(yán)重危害。（2）產(chǎn)生原因：由于廠區(qū)專用線鋼軌表面存在硬物（如焊瘤等），以及加工組裝車間內(nèi)軌道不能清理干凈，對(duì)車輪表面造成損傷。

8.車輪踏面熔著（1）損傷特征：主要表現(xiàn)形式為車輪踏面局部出現(xiàn)熔化現(xiàn)象，該種損傷多出現(xiàn)在踏面閘瓦制動(dòng)方式，降低了車輪使用壽命，深度超限將導(dǎo)致車輪無法再次旋修而報(bào)廢。（2）產(chǎn)生原因：由于強(qiáng)烈制動(dòng)，閘瓦與車輪踏面接觸部位產(chǎn)生高熱，使局部熔化。車輪踏面異物壓入損傷車輪踏面熔著導(dǎo)致拉傷33一、輪軸故障分析輪緣缺損輪緣裂紋輪緣碾堆及輪輞外側(cè)面碾邊輻板孔裂紋

車輪輻板裂紋車輪輪輞磕碰傷34一、輪軸故障分析

（四）滾動(dòng)軸承故障

軸承故障形式主要有剝離、碾皮、熱變色、麻點(diǎn)、腐蝕、滾道面粗糙、電蝕、與承載鞍配合不良、裂紋或裂損、磕碰傷、擦傷、燒附、內(nèi)圈拉傷、劃傷、微動(dòng)磨蝕、凹痕、壓痕、保持架損傷、密封罩脫出等。35一、輪軸故障分析

1.剝離

（1）損傷特征：剝離是軸承零件工作表面在高接觸應(yīng)力的循環(huán)作用下產(chǎn)生的金屬片狀剝落現(xiàn)象，具有一定的深度和面積；表面呈凹凸不平鱗狀；具有尖銳的溝角。通常呈現(xiàn)疲勞擴(kuò)展特征的海灘狀條紋。剝離形式主要有條狀剝離、點(diǎn)狀剝離、片狀剝離、塊狀剝離等。其中，塊狀剝離是一種較新類型的剝離形態(tài)。（2）損傷原因：滾動(dòng)接觸疲勞損傷、局部過載疲勞、軸承鋼夾雜物或熱處理不當(dāng)、軸承組裝不當(dāng)、外部腐蝕環(huán)境、油脂潤(rùn)滑不良等。

軸承外圈剝離剝離滾子軸承內(nèi)圈剝離36一、輪軸故障分析

2.碾皮

（1）損傷特征：碾皮是軸承組件表面由于滾動(dòng)接觸應(yīng)力或微觀滑動(dòng)摩擦的作用而產(chǎn)生的極淺層的疲勞剝落，發(fā)生極薄的金屬起皮現(xiàn)象，本質(zhì)上屬于一種表面剝離，一般剝離深度很淺，多為微米級(jí)，有手感，肉眼觀察可見碾皮區(qū)域光潔度變差。一般碾皮多發(fā)生于滾子表面。（2）損傷原因：組件工作表面早期疲勞、材質(zhì)熱處理不良、潤(rùn)滑不良、過載應(yīng)力作用等。

3.熱變色（1）損傷特征：滾動(dòng)面發(fā)生肉眼可見的顏色變化，呈淡黃色、黃色、淡棕色、棕紅色、紫藍(lán)色或藍(lán)黑色。（2）損傷原因：潤(rùn)滑不良或油脂老化變質(zhì)、軸承裝配不當(dāng)或游隙過小、軸承滾動(dòng)表面加工粗糙、過載。

滾子碾皮外圈滾道熱變色滾子滾動(dòng)面與內(nèi)圈滾道面熱變色37一、輪軸故障分析

4.麻點(diǎn)

（1）損傷特征：滾道表面出現(xiàn)分散或聚集的細(xì)小斑點(diǎn)，有一定深度，并有手感，多出現(xiàn)在滾道面上，有時(shí)也出現(xiàn)在滾子球基面或內(nèi)圈滾子引導(dǎo)面上。（2）損傷原因：裝配不當(dāng)或潤(rùn)滑不良造成過高的接觸應(yīng)力作用、在滾動(dòng)接觸應(yīng)力的循環(huán)作用下接觸疲勞、組件工作面表層或亞表層微小區(qū)域內(nèi)存在夾雜物或大顆粒碳化物。

外圈滾道麻點(diǎn)滾子麻點(diǎn)內(nèi)圈滾道麻點(diǎn)38一、輪軸故障分析外圈滾道腐蝕

內(nèi)圈滾道腐蝕滾子腐蝕外圈滾道面粗糙39一、輪軸故障分析外圈裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致外圈開裂與承載鞍配合不良導(dǎo)致外圈裂損內(nèi)圈燒附

內(nèi)圈拉傷外圈劃傷內(nèi)圈劃傷40一、輪軸故障分析外圈滾道電蝕電蝕位置放大內(nèi)圈滾道電蝕滾子電蝕與承載鞍配合不良異常橫向載荷導(dǎo)致的外圈裂損41二、輪對(duì)檢查器的使用LLJ-4D型第四種檢查器

（一）第四種檢查器

LLJ-4D型車輛車輪第四種檢查器（以下簡(jiǎn)稱為“檢查器”）用于測(cè)量各種型號(hào)車輛車輪踏面圓周磨耗、輪緣厚度、輪緣高度、輪輞厚度、輪輞寬度、輪緣垂直磨耗、踏面擦傷深度和長(zhǎng)度、踏面剝離深度和長(zhǎng)度、車輪碾寬等參數(shù)。42二、輪對(duì)檢查器的使用型號(hào)測(cè)量范圍（mm）分度值（mm）示值誤差（mm）LLJ-4D輪緣厚度20～350.1±1輪緣高度25～40不大于-0.2-0踏面磨耗0～10踏面擦傷深度70～145踏面剝離深度0～5踏面擦傷及剝離長(zhǎng)度0～901輪輞厚度0～70碾寬3～60.5LL