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摘要：某型动车组新换轮对轴箱轴承在试运行及上线运行载客初期，存在匀脂不均，温度骤升的现象，轴承温度或温差超过限定标准，影响动车组的运行安全。通过分析轴承运行原理，并对故障轴承数据进行统计发现，轴承匀脂的温升规律与运行时间及里程有关。分析现有的动车组试运行方案，提出有针对性的轮对轴承试运行优化方案。
关键词：轴箱轴承；匀脂规律；试运行；优化方案
1前言
以高速、高精加工为主要特征的高速加工是当代先进制造技术之一。高速数控机床是发展和应用高速加工技术的基础，其性能取决于主轴等关键功能部件。角接触球轴承结构简单、转速高、摩擦力矩小，可同时承受径向和轴向双向载荷，因而广泛应用于高速主轴单元的支承组件。热特性是影响角接触球轴承工作性能的关键因素，针对轴承的生热和热传递机制已进行了广泛的研究。
2故障分析
2.1试运行分析
9起轴承温度高故障中，8起是动车组在试运行时轴承温度较低，首次上线载客，在300km/h速度下持续运行较长时间后，轴承温度升高，温升增加，达到了预警阈值(最高温度115℃，与同车同侧轴承温差达到45℃);另1起故障是动车组还未进行试运行，高级修修竣后回送途中，在300km/h速度下持续运行较长时间后产生。对故障轴承进行数据统计，并与非故障轴承进行对比，分析试运行阶段及载客运行初期轴承温度的规律。，载客运行初期，故障轴承、非故障轴承的最大温度和温差均比试运行期间高，轴承在载客运行初期易出现轴承温度升高及温升增加的现象。其中，动车组有动力回送里程纳入试运行里程统计，返厂高级修回送限速250km/h。现分别对以上各工况下的新换轮对轴承温度进行数据统计分析。
2.1.1临修换轮
动车组试运行及载客轴温分析统计某动车段2017年1—7月轮对更换情况，某型动车组共临修换轮122条，共计244套轴承，对新换轮对轴承温度在不同工况下的温度变化规律进行分析。其中221套新换轴承在载客初期的轴温比试运行时的高，占91%以上。载客运行初期轴承最高温度与最大温差均较大，且易达到轴承监控预警阈值，之后随着运行时间及里程的增加，轴承温度不断降低，且最终稳定在60℃内。同理，对9%的试运行时轴温比载客时高的轴承进行分析，试运行时轴承最高温度与最大温差均较大，随着运行时间及里程的增加，轴承温度不断降低，且最终趋于稳定。综上，按现有临修换轮试运行要求，新换轮对轴承在试运行期间匀脂不充分，在载客运行初期继续进行匀脂磨合，造成轴承温升变化较大，甚至达到或超过轴温预警阈值。
2.1.2三级修
动车组试运行及载客轴温分析该动车段2017年1—7月间共有23列动车组进行三级修，其中返厂三级修动车组14标准组，共计768套轴承;在该动车段高级修基地三级修动车组16标准组，共计864套轴承。返厂三级修动车组中92%轴承的载客初期轴温比试运行及回送过程中高，只有8%的轴承能够在回送及试运行期间达到最大轴温。在动车段高级修基地三级修动车组中30%的轴承在试运行时达到最大轴温，载客运行阶段温度不断降低并趋于稳定，说明在试运行阶段，轴承完成了有效的匀脂磨合;载客运行后达到最大轴温的轴承占70%。分析动车组试运行阶段实际工况发现，共同特征为:在试运行阶段，虽然试验及跑合里程满足了不少于1000km的要求，但试验速度大部分未达到300km/h，并且由于例行试验以及跑合阶段停车避让的影响，动车组高速运行不连续。运用临修换轮的分析方法，分析三级修新换轮对轴承温度在不同运行阶段的变化趋势，结果表明:返厂三级修动车组回送和试验试运行期间轴承温度变化较明显，存在匀脂磨合过程;在载客运行初期，大部分轴承达到最大温度，甚至达到温度或温差预警阈值，之后温度趋于平稳。说明现行的三级修试运行及回送要求不足以使所有轴承完成匀脂磨合，造成轴承在载客运行初期产生轴温高、温差大，超过动车组预警阈值。
2.1.3四、五级修和新配属
动车组试运行及载客轴温分析该动车段2017年1—7月间共有6列动车组进行四级修，其中在动车段高级修基地维修4列，返厂2列，另有2列新造动车组配属该动车段。按照分析三级修试运行及上线载客轴温变化的方法，对上述动车组轴承进行数据统计。该动车段四级修动车组轴承中65%能够在试运行期间达到最大轴温，35%在载客运行初期达到最大轴温，说明目前对于动车段四级修后的动车组，试运行要求能使部分轴承完成有效匀脂磨合，而不能确保全部轴承完成该过程。返厂四级修及新配属动车组试运行要求相同，有22%轴承能够在回送或试运行期间达到最大轴温，78%轴承在载客运行初期达到最大轴温，并且出现轴承温度较高，温差较大的情况，说明目前返厂四级修及新配属动车组在回送及试运行期间，大部分轴承没有完成有效匀脂磨合。
2.1.4小结
综上所述，轴承不能在现行的试运行标准下形成有效匀脂磨合，导致轴承运行初期极易出现温度或温差超过预警阈值。
2.2相关影响因素分析
2.2.1速度等级对于轴承匀脂的影响
返厂高级修回送过程中限速250km/h，里程超过1000km;在动车段高修场进行的三级修动车组试运行速度为300km/h，里程不少于1000km。回送与试运行期间，运行速度等级对比性较强，分别以250，300km/h速度等级研究速度对轴承匀脂磨合的影响。回送期间，开始阶段轴承温升较快，达到一定温度后温升不断减小，这表明回送期间轴承存在匀脂磨合过程。在试运行期间，轴承温度较低，最高为50℃。上线载客期间在300km/h速度等级下持续运行10min，最大轴温为77．13℃，比回送及试运行期间的高，说明300km/h速度等级下轴承进一步有效地完成了匀脂磨合，并且在之后的载客过程中，轴承温度较为稳定，未出现温度过高的情况。在运行里程满足试运行要求的情况下，300km/h速度等级下试运行期间轴承达到最大轴温的数量大于250km/h速度等级下的，说明较高速度等级对于轴承有效匀脂磨合有一定的促进作用。对返厂三级修中未在250km/h速度等级下完成有效匀脂的轴承进行跟踪，统计出实际载客上线后，在300km/h速度等级下达到最高轴温，形成有效匀脂磨合的总里程与对应的轴承数。
2.2.2有效速度等级下的运行时间对于轴承匀脂的影响
对新换轮对轴承温度超过和未超限定标准的动车组进行数据分析，分别对前文中9起故障动车组及临修新换轮对轴承温度数据进行统计，发现在300km/h速度等级下，若新换轮对轴承持续运行时间较短，轴承匀脂效果不明显，在载客运行初期轴承易出现温度急剧升高甚至超过限定标准的现象。
3建议
3.1优化试运行方案
临修换轮试运行优化方案为:试运行前100km按照250km/h速度等级运行，轴温正常后，在300km/h速度等级下持续运行不少于30min，单程总里程不少于300km。高级修及新配属动车组试运行优化方案为:在不少于试运行规定里程前提下，动车组可结合高级修试验及跑合试运行过程，以300km/h速度等级持续运行不少于40min。
3.2优化载客运营初期交路安排
由于新换轮对轴承在载客运行初期存在匀脂磨合过程，高速持续运行较长时间或里程，轴承易产生轴温过高或温差过大的现象，甚至超过监控限定标准。建议临修更换轮对动车组、高级修及新配属动车组进行试运行后，在载客运行初期优先安排中间停站多、里程短的交路运行。
3.3研究轴承匀脂设备
临修轮对轴承可在轮对跑合试验台进行预跑合，这样可以提前使轴承完成匀脂磨合，有效避免轮对轴承在运行载客初期因匀脂不均产生温度过高或温差超限的故障。
参考文献
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