CRH5型动车组万向轴轴承注油故障结构优化

徐义新姜帆李志浩

1、问题概述

CRH5型动车组是由中车长客2007年从法国阿尔斯通技术引进的200km平台列车，动车组驱动系统由牵引电机、安全装置、万向轴和带轴装齿轮箱轮对组成。牵引电机采用体悬式结构，牵引电机和齿轮箱之间的扭矩通过万向轴进行传递。每5万公里须对CRH5型动车组万向轴十字单元包进行注油润滑作业，具体要求为“用电动注油泵将润滑脂通过注油嘴注入十字单元包中。持续充注润滑脂，直至新润滑脂从十字单元包各轴承处溢出。数据统计自2017年10月1日至2018年9月，CRH5型动车组共上报注油作业过程中不能实现4个轴承同时溢出新油66例案例，轴承溢脂案例主要发生在哈尔滨、乌鲁木齐、呼和浩特、沈阳、兰州、青藏公司6个铁路局，经现场确认66例为万向轴注油润滑故障案例。

万向轴主要由连接法兰、十字单元包、平衡块滑槽、滑动键组成和连接轴管等组成。

图1万向轴组成结构

1连接法兰；2十字单元包组成；3平衡块滑槽；4滑动键组成；5连接轴管；

2、故障调查

分解润滑故障的十字单元包，轴承外观状态良好，十字轴轴颈各表面无划痕，出油端轴承内均有大量新油脂，存在润滑故障的轴承内油脂发黑发干，底部有少量新油脂或者无新油脂，磨耗垫中部有旧油脂聚集现象。故障轴承分解后，其内部封圈、滚针、轴承衬套状态良好，磨耗垫外边缘（与滚针接触域）存在明显的磨损痕迹或完全磨耗掉。

图2故障轴承

根据故障万向轴分解状态，发现注油故障轴承其内部油脂发黑、发干，轴承底部存在旧油脂聚集，磨耗垫异常磨耗，粉末聚集在衬套底部无法排出，与油脂混合，导致油脂变稠，且滚针间隙及磨耗垫油路被旧油脂填满，新油脂无法通过。综上，滚针轴承润滑不良是导致万向轴注油作业时无法实现四个滚针轴承同时溢出新润滑脂的直接原因。故障轴承润滑脂样品进行光谱分析和检测，检测结果显示旧油脂与新油脂存在明显差异；旧油脂内存在金属颗粒（可能是100Cr6轴承钢）和磨耗垫粉末(Si,Ca,Mg,Al是典型的组成元素)；没有检测到润滑剂的过度氧化；油脂结构没有显示任何明显的过热现象（最高使用温度150度）。

图3光谱分析和检测

3、原因分析

磨耗垫REM（反射电子显微镜）研究滚针与磨耗垫接触区域特征：与滚针接触的磨耗垫表面和与十字轴颈端面接触的垫片表面不同；即没有压扁也没有呈方向性的纤维；PPS材料是不平的，而且表面损坏有点蚀。上述现象说明磨耗垫材料强度不够高，不足以承受滚针所施加的负载。万向轴运用中磨耗垫厚度也确实变薄了。轴承内的油脂里有磨损下来的颗粒，导致润滑轴承的能力下降。

4、更改措施

保持轴承主体结构不变，磨耗垫分为2部分制作：磨耗垫内圈部分仍采用PPS材质；磨耗垫外全部分采用淬火钢材质。

改进设计结构优点：

（1）滚针下的垫片是淬火钢材质，经过淬火和回火工艺，增加耐磨，并消除内应力，无油脂污染。

（2）PPS垫圈允许补偿偏差，摩擦系数小。

图6新型轴承结构

5、结语

后续对新型轴承的实际运用考核进行跟踪，对轴承衬套强度和轴承温度进行监控。

参考文献

1张曙光，CRH5型动车组，中国铁道出版社，2008