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机械自动化毕业论文
毕业设计（论文）
中文题目：
货车滚动轴承热轴故障分析及解决措施
学院：
远程与继续教育学院
专业：
机械设计及其自动化
姓名：
廉洪俊
学号：
07611801
指导教师：
林桂清
2009年11 月 10日
北京交通大学
毕业设计（论文）成绩评议
年级
07秋
层次
本科
专业
机械设计及自动化
姓名
廉洪俊
题目
货车滚动轴承热轴故障分析及解决措施
指
导
教
师
评
阅
意
见
成绩评定：
指导教师：
年月日
评
阅
教
师
意
见
评阅教师：
年月日
答
辩
小
组
意
见
答辩小组负责人：
年月日
北京交通大学
毕业设计（论文）任务书
本任务书下达给：
07秋级本科机械设计及自动化专业学生廉洪俊
设计（论文）题目：
货车滚动轴承热轴故障分析及解决措施
一、设计（论述）内容：
结合我国铁路货车滚动轴承的发展现状，通过对铁路主要货车滚动轴承的了解，正确地分析现阶段铁路货车滚动轴承的特点，有针对性地研究分析滚动轴承常见故障并提出解决措施和可行性整改方案。
二、基本要求：
随着我国铁路货运向高速重载方向发展，滚动轴承各类故障频繁发生，危及铁路货车行车安全、制约货车高速重载的发展。
为此，有必要对滚动轴承的各类故障进行研究分析并提出解决措施。
要求能根据各型铁路货车实际运行中，滚动轴承出现的各类故障结合实践经验不断摸索和研究，掌握了滚动轴承的各类主要故障，对其进行逐一分析并提出合理化解决措施。
三、重点研究的问题：
结合铁路运输生产力布局调整，针对铁路货车滚动轴承出现的各类故障进行研究分析，找出各类故障的发生规律并提出解决措施和可行性整改方案。
四、主要技术指标：
1．论文题目一般不超过25个字，要简练准确，可分二行书写；
2．开题报告由学生认真书写，经指导教师签字后的开题报告有效；
3．摘要：
中文摘要字数应在400字左右，包括论文题目、论文搞要、关键词（3至5个），英文摘要与中文摘要内容要相对应；
4．目录：
按三级标题编写，要求层次清晰，且要与正文标题一致，主要包括摘要、正文主要层次标题、参考文献、附录等；
5．正文：
论文正文包括绪论（或前言、慨述等）、论文主体、结论。
工科论文要求符合科技论文格式，正文文字应在15000字以上；
6．参考文献：
必须是学生本人真正阅读过的，以近期发表的杂志类文献为主，图书类文献不能过多，且要与论文工作直接相关。
7．附录：
含外文复印件及外文译文、有关图纸、计算机源程序，如果安排有毕业实习，需提供毕业实习报告等。
五、其他要说明的问题
论文要用统一的毕业论文用纸，用中文打印（B5）或手写。
手写每页20行，每行20－22字，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印正文用宋或楷体小四号字，版面上空2.5cm，下空2cm，左右空2cm（靠装订线一侧增加0.5cm空白用于装订）。
对字体和字号的要求如下：
题目用一号（分两行书写时用小一号）黑体字；第一层次
（一）题序和标题用小二号黑体字，题序和标题之间空两字，不加标点，下同；第二层次（
（一））题序和标题用小三号黑体字；第三层次
（1）题序和标题用四号黑体字；第四层次（
（1））题序和标题用小四号黑体字；第五层次以下标题和题序与第四层次同。
下达任务日期：
2009年06月27日
要求完成日期：
2009年11月10日
答辩日期：
2009年11月28日
指导教师：
林桂清
开题报告
题目：
货车滚动轴承热轴故障分析及解决措施
报告人：
廉洪俊2009年08月24日
一、文献综述：
随着铁路货车向重载、高速的方向发展以及车辆使用率的提高,车辆在运用中出现的车辆故障也日益突出,特别是滚动轴承故障的大幅度增加,使运用部门做好滚动轴承的防燃、防切工作成为一项重要的攻关课题。
货车使用滚动轴承以无轴箱双列圆锥滚子轴承为主，从以前的197720、197726、197730型到提速货车的滚动轴承，有国产352226XZ-2RZ型及引进国外技术生产的SKF197726型以及进口AP130、AP150和TUB150型等。
在当前运用中有4种即197726、SKF197726、352226XZ-2RZ、353130B型，其中SKF1977226、352226XZ-2RZ和353130B紧凑型滚动轴承已成为当今提速货车的主流。
二、选题的目的和意义：
滚动轴承是密封式结构,如何在日常检查中及时准确地发现故障,并有效地防止滚动轴承故障，确保行车安全畅通这个课题就摆在了我们面前。
铁路货车是铁路货物运输的运载工具，轮对、滚动轴承是铁路货车走行部上重要的并且是可互换的部件，其技术状态直接影响到车辆的运行安全。
经过近几年来铁路大规模的货车改造，货车轴承已基本实现了滚动化，滚动轴承故障已成为影响铁路运输畅通和安全生产的关键因素。
正确分析和判断处理列车队中发生的滚动轴承故障，减少中途停甩车，防止燃、切轴事故的发生是列检所的重要职责。
本文通过对滚动轴承的构造、工作原理和热轴原因分析，运用列检所如何进行判断和处理的经验,针对货车滚动轴承热轴故障并根据检修工作特点提出了具体改进建议。
三、研究方案：
首先进行资料的收集和整理，包括国内外滚动轴承的发展，滚动轴承的使用和分析，关键是弄清滚动轴承在转向架中的作用及其原理，了解电机悬挂方式的选择和特点，确定本次设计的悬挂方式，接着便可以拟定设计方案，选择合适的材料，画出草图，包括滚动轴承零件图，车轴零件图，轮对装配图，对轮对的受力进行分析，然后进行轮对的建模和强度的有限元分析，之后进行优化设计，最后完成滚动轴承的总体设计并撰写说明书。
四、进度计划：
6月27日－8月25日
分析题目，查阅资料，学习与毕业设计相关的知识，作好前期准备工作。
8月26日－10月10日
划分论点，进行方案论证，撰写论文。
10月11日－11月10日
划分论点，进行方案论证，撰写论文撰写毕业论文并征求导师意见，修改毕业论文，进行毕业论文的评议。
五、指导教师意见：
题目符合当前铁路的发展要求，研究方案可行，进度安排合理，可以进行下一步工作。
指导教师：
林桂清
中期报告
题目：
货车滚动轴承热轴故障分析及解决措施
报告人：
机械设计及其自动化廉洪俊
一、总体设计
本文结合国内外铁路货车滚动轴承的发展现状，通过对铁路主要货车滚动轴承的了解，正确地分析现阶段铁路货车滚动轴承的特点，有针对性地研究分析滚动轴承常见故障并提出解决措施和可行性整改方案。
二、基本框架
1.货车常用的轴承、构造及工作原理；
2、故障的预防、发现和分析处理方法；
3、国内事故案例；
5.列检发现滚动轴承故障的重要性；
6.列检发现滚动轴承故障的可行性；
7.通过提高人员的素质，消除安全隐患。
三、进展情况
已经完成货车滚动轴承构造及功能的总结分析、搜集国内外铁路货车滚动轴承的发展现状这一部分及滚动轴承的结构、性能及优缺点，其他部分还在进行资料搜集汇总，只有个别部分成形，后面还需继续努力。
四、指导教师意见
论文按照进度计划进行，确定的整体思路符合任务书的要求，框架结构合理，可以进行论文的撰写工作。
结题验收
一、完成日期
2009年11月10日
二、完成质量
论文基本上符合要求，结构完整，层次清楚。
能运用所学专业理论知识结合铁路企业特点完成论文，具有一定的分析问题解决问题的能力。
三、存在问题
理论较详实，如能用实际运用中具体案例说明问题会更好。
四、结论
毕业论文进行过程中，态度积极认真，按照任务书的要求，广泛查找资料，总结现场存在的问题，并及时与老师联系、沟通。
按时完成了开题报告、中期报告、初稿的写作，并对初稿进行了反复修改，基本上达到了论文的写作要求。
经检查可以结题。
指导教师：
林桂清
2009年11月5日
摘要
我国目前拥有各型铁路货车约40多万辆，随着铁路货车向重载、高速的方向发展以及车辆使用率的提高,车辆在运用中出现的车辆故障也日益突出,特别是滚动轴承故障的大幅度增加,使运用部门做好滚动轴承的防燃、防切工作成为一项重要的攻关课题。
滚动轴承是密封式结构,如何在日常检查中及时准确地发现故障,并有效地防止滚动轴承故障，确保行车安全畅通这个课题就摆在了我们面前。
铁路货车是铁路货物运输的运载工具，轮对、滚动轴承是铁路货车走行部上重要的并且是可互换的部件，其技术状态直接影响到车辆的运行安全。
经过近几年来铁路大规模的货车改造，货车轴承已基本实现了滚动化，滚动轴承故障已成为影响铁路运输畅通和安全生产的关键因素。
正确分析和判断处理列车队中发生的滚动轴承故障，减少中途停甩车，防止燃、切轴事故的发生是列检所的重要职责。
本文通过对滚动轴承的构造、工作原理和热轴原因分析，运用列检所如何进行判断和处理的经验,针对货车滚动轴承热轴故障并根据检修工作特点提出了具体改进建议。
关键词：
滚动轴承构造工作原理热轴原因分析判断处理改进建议
Abstract
Chinacurrentlyhasaboutvarioustypesofrailwayfreightcars,morethan40millionvehicles,withtherailwaytrucktoheavy,high-speeddirection,aswellasincreasedusageofvehicles,thevehicleappearedintheuseofvehiclebreakdownsarebecomingmoreprominent,especiallyinalargerollingbearingfailureamplitudeincreased,theuseofdepartmentsdoagoodjobrollingbearinganti-burn,anti-cuttingworktobecomeanimportantresearchtopic.
Rollinginanenclosedstructure,andhowtocheckindailytofindfaultsinatimelyandaccurate,andeffectivelypreventtherollingbearingfailure,ensureroadsafetyandsmoothflowofthisissueisbeforeus.Railwayfreightrailwaytransportofgoodsvehicles,wheel,rollerbearingrailwaytruckBogie'smostimportantandisinterchangeableparts,itstechnicalconditiondirectlyaffectsthesafeoperationofvehicles.Aftertherailwayinrecentyears,alarge-scaletransformationofthetruck,truckrollingbearingtechnologyhasbeenbasicallyachieved,bearingfailurehasbecomeasmoothandsaferailtransportimpactofthekeyfactorsofproduction.
Accurateanalysisandassessmentteaminplacedealingwiththetrainbearingfailure,reducethehalf-waystoprejectioncar,topreventburning,cuttingshaftaccidentislistedasanimportantdutyofinspection.Bymeansofrollingbearingsofthestructure,workingprincipleandthermalaxescauseanalysis,usingthecolumntodeterminehowtoreviewandprocessingoftheexperienceofrollinghotboxfortruckmaintenanceworkinaccordancewithcharacteristicsoffaultsmadespecificrecommendationsforimprovement.
Keywords:
rollerbearingconstructionworksHotboxcauseanalysistodeterminetreatmentrecommendationsforimprovement
第一章当前运输形势分析
1.1运输形势
随着改革的深入，市场经济的建立，运输格局发生了急剧的变化，整个运输市场竞争激烈，铁路在发挥自己“拉得多、跑的快”优势的同时，运输结构发生了极大的变化。
1.1.1牵引吨位的增加
为适应国民经济发展的需要，不断扩大运输能力，重载列车不断开行，列车牵引吨位已由过去的单列3千吨发展到现在的5-6千吨，提高了60%-100%，并且在大秦线开通了万吨列车。
1.1.2列车运行速度的提高
连续几年的提速工程，货车平均旅行速度已由原来的每小时29.9公里，提高到现在的每小时51.3公里，列车运行速度提高了71.5%左右，其中最高运行速度达到了120Km/h（行包专列）。
1.1.3列检负责区段的延长
列检所的设置是根据铁路运输需要和特定区段而定，随着运输结构的变化，直达列车不断增加。
列检负责区段已延长到500公里左右。
增加了运输安全难度。
第二章概论
2.1货车常用的轴承、构造及工作原理
货车使用滚动轴承以无轴箱双列圆锥滚子轴承为主，从以前的197720、197726、197730型到提速货车的滚动轴承，有国产352226XZ-2RZ型及引进国外技术生产的SKF197726型以及进口AP130、AP150和TUB150型等。
在当前运用中有4种即197726、SKF197726、352226XZ-2RZ、353130B型，其中SKF1977226、352226XZ-2RZ和353130B紧凑型滚动轴承已成为当今提速货车的主流。
滚动轴承是车辆的重要部件,其性能的好坏直接影响着列车速度的提高及运行安全。
为了提高运能，我国铁路成功地进行了客运提速，主要干线的客运列车最高速度已达140km/h—160km/h。
除极少数的快运专列外，绝大多数货物列车的最高运行速度仅有70km/h—80km/h，而旅客列车的速度有150km/h，随着铁路改革的不断深入和跨越式发展的需要，铁路经过五次全面的提速和车辆载重吨位的不断增加，大量新技术、新工艺、新材料、新配件不断运用于货车，货车质量产生了质的变化，滚动轴承的发展由从前的197726型发展到现在的SKF197726、352226X2—2RZ，特别是大秦线重载车辆大量使用197730型轴承，牵引重量从5000吨发展到目前的2万吨，车辆在运行中，受速度、交路、载重和线路运行条件的影响，滚动轴承一些零部件会发生磨耗、松弛、变形、锈蚀、裂损等故障，给我们的检修工作提出了更高的标准和要求，在运用货车发生的各类故障中，滚动轴承的热轴故障呈上升趋势，已成为防燃防切的主攻目标，虽然红外线轴温探测是防范燃轴切轴的重要手段，但若能在列检早期的检查中发现滚动轴承故障，将具有积极的意义。
虽然随着技术、材料和工艺的发展,滚动轴承的各项指标已大有改观,但在运行中仍暴露出不少问题,尤其是近年来,几次提速后一些故障更加突出,对郑州北车辆段1998～2001年发现的197726型轴承保持架破碎故障和2001年10月22日～24日在郑州北车辆段列检所滚动轴承密封罩松动故障的调查分析见表2-1所示。
表2-1 197726型轴承故障调查统计表
年份
密封罩松动数量
车轮有擦伤或剥离擦伤
剥离过限
数量比率/%
数量比率/%
1998
8
8
100
5
62.5
1999
30
28
93.3
18
60
2000
70
64
91.1
46
65.7
2001
127
122
96
83
65.4
2.1.1无轴箱滚动轴承的构造
无轴箱滚动轴承的主件有七部分组成：
1、密封罩2、外圈3、滚子4、塑钢保持架5、中隔圈6、内圈7、密封罩组件。
附件有后挡、前盖、标志板、螺栓、施封锁、防松片，如图2-2所示。
防松片密封组成外圈滚子密封座
轴端螺栓前盖密封座保持架中隔圈密封组成后挡
图2-2无轴箱滚动轴承组成
2.1.2无轴箱滚动轴承的工作原理
滚动轴承一般结构是由内圈、外圈、滚动体、保持架、中隔圈等组成。
滚动轴承是借助于在内、外圈之间的滚动体滚动实现传力和滚动的。
内圈紧密配合于轴颈上，当车轮转动时，内圈随轴颈回转，并引导滚动体一面绕其轴心自转，一面沿内外圈滚道公转。
轴承有径向间隙和轴向间隙，以保证滚动体能自由转动，滚动体与内、外圈之间的相对运动完全是滚动，而不是滑动。
保持架用以维持各滚动体之间的位置，防止倾斜和相互碰撞，保证滚动体能沿滚道均匀分布。
2.1.3轴承检修管理机制
货车轴承及轮对与车辆同步进行定期检修，并实行寿命管理、状态修、换件修和专业化集中修的检修管理机制。
轴承的压装分为新压装和重新压装，轴承的压装必须在车辆厂和车轮厂、车辆段进行。
轴承的检修分一般检修和大修。
大修必须在轴承制造（大修）厂内进行，轴承的一般检修必须经轴承制造（大修）厂认可、铁道部批准的单位进行，段修时车辆段只对轴承进行状态检修。
2.1.4轴承的报废
有下列情况轴承报废：
车辆颠覆或重车脱轨后的全车轴承；发生燃轴或火灾被损伤的轴承；外圈破损的轴承；已做过大修的轴承又出现一般检修无法修复的故障缺陷的；已做过大修轴承累计使用时间达到（以轴承制造时间为准）15年（或150万公里）的；已做过大修的轴承，重新压装后使用时间达到7年（或70万公里）的；由于电流通过引起局部放电而造成斑点、凹槽或槽纹等表面电蚀损伤的轴承；锈蚀严重，不能正常转动的轴承；内、外圈均出现制造、大修单位或年代不清的轴承；工程塑料保持架从内圈组件上退下或脱落的197726TN型轴承；其它无修复价值的故障。
2.2轴承在运用中发热的原因
轴承在运用中造成发热有以下六个方面的原因：
2.2.1油脂过多
若油脂填加过多，不仅无利，反而使轴承内部发生过多的摩擦和搅拌热，使轴承发热。
2.2.2油脂缺少或变质
由于油脂缺少或变质，轴承润滑状态不良，也会使轴承发热。
2.2.3轴承轴向游隙过小
轴承轴向游隙过小，将增加摩擦，使轴承发热，甚至导致滚子卡死引起事故。
若游隙过大，则会使轴承局部负荷加大，缩短其使用寿命。
2.2.4轴承内混有异物
当轴承清洗不干净，油内混有杂质，密封不良而导致水、沙进入等，均可导致轴承发热。
2.2.5轴承内部损坏
当轴承内外滚道破裂、剥离、轴承内外圈、滚子或保持架裂纹或破碎时，轴承将发热。
主要原因：
①是材质或热处理不良。
轴承内、外圈滚道面或滚子滚动面上由于麻点、辗皮等缺陷继续发展而形成鳞片状及至不规则的更大面积的金属剥落现象（它是材质严重疲劳破坏的结果）。
②是轴承在组装拆卸、清洗搬运或运用中不慎而受到不正当冲击力。
③是内圈与轴，外圈与承载鞍配合不良。
④是局部外伤、锈蚀、偏载或过载。
⑤是材质正常疲劳破坏。
2.2.6转向架状态不良
当转向架组装不正位或变形时，也会造成轴承别劲而发热。
第三章故障的预防、发现和分析处理方法
3.1故障的发现和处理
3.1.1密封罩松动脱出和外圈缺损
由于近来生产厂家范围的扩大，部分轴承的技术保障能力不够，生产的轴承不能适应列车的提速要求，轴承装车后经过高速剧烈振动，极易发生密封罩松动脱出，如图3-1所示，并与前盖摩擦极易引起激热，同时密封罩的松动脱出也使轴承失去了密封作用。
由于轴承密封失效轴承内部极易造成混沙、混水，缺油，使轴承内部润滑不良，从而引发各种轴承内部故障，严重时会危及行车安全。
造成此类故障的原因：
一是设计上存在前盖内侧面与密封罩、油封端面间隙偏小的缺陷；二是各级检修单位对密封罩与外圈牙口处掌握不严，运行过程中由于车轮踏面故障造成冲击力过大，导致轴承外圈弹性变形而改变二者的配合状态，转8A转向架存在高速运转或通过曲线弯道时产生菱形变形的缺陷；三是超重、偏载、集重等原因。
密封罩在一般检修时未及时更换新品;密封罩经整形后未复原或者一般检修及大修时外圈牙口与密封罩过盈配合过小造成松动;提速后密封罩中的密封圈与密封座摩擦加剧,从而带动密封罩一块转动,使得密封罩松动;按照规定列检只对密封罩脱出的故障进行处理,而对密封罩松动故障不进行处理,导致已松动的密封罩松动加剧。
处理：
对于这类故障按《铁路货车运用维修规程》要求，列检必须换轮处理，不得用力（或用木器轻轻敲击）使其复位后放行。
轴承外圈缺损为车辆在装卸货物时，如图3-2所示，受到装卸机具的磕碰或车辆发生脱轨事故与其他物质相撞造成，对于此类故障列检应换轮处理。
图3-1轴承密封罩图3-2轴承外圈缺损
3.1.2油脂故障
缺油时，轴承转动轻松，严重缺油者，转动时明显听到滚子均匀下落的声音。
缺油故障多发生在装车使用两年以上的轴承上，如这类故障没有明显的发热特征列检可以放行。
油脂过多，新造或大修时注油量过大，运行中因油脂过盈而产生较高运转热，易引起红外线报轴。
油脂过盈故障多发生在新装车使用两个月以内的轴承上，转动时沉重但无异音，按规定发生热轴故障点温超过规定温度以上时需换轮（SKF197726型轴承在外圈外径下部测量温升≥55℃，绝对温度≥100℃；197726和352226XZ-2RZ型轴承在外圈外径下部测量温度≥环温﹢40℃），但此类故障可以放行并进行红外线轴温跟踪，确认轴温无持续上升时，不必做进一步处理，待运行一段时间后热轴特征会自行消失。
油脂泄漏故障：
渗油、漏油发生在外圈牙口与密封罩配合处以及油封唇口处，有少量油迹和尘沙积聚，一般呈干燥状态，或虽有一些湿润油脂，但其他地方均无油脂，可以认为是正常，允许继续使用。
甩油是在密封罩、前盖、后挡上有大量湿润油脂，且污染了承载鞍、侧架、车轮或车底板等，这时可以认为密封已失效，油脂已大量泄漏，须换轮退卸轴承。
3.1.3保持架隔窗断裂
一般发生在端环与小横梁相交处，保持架折断后使滚子与保持架隔窗间隙增大，轴承的承载状态受到破坏。
这类故障的外观象征虽不明显，但危害极大，如果不能及时发现处理，车辆在高速运行中保持架会产生破碎，很容易在极短的时间内发生热、切轴。
车辆轮对有超限的擦伤、剥离或轴承高温时，应对该轴承起镐转动检查，如发现在转动中有无节奏的振动或卡滞现象，要进行多次的正反转动，并召集有经验的人员会诊。
3.1.4滚道擦伤、剥离
滚道、滚子剥离，主要发生在轴承
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