城铁列车转向架齿轮箱轴承故障分析及改进

刘海涛，舒友,薛世海,刘志远,沈洪娟

(中车长春轨道客车股份有限公司，长春 130062)

齿轮箱轴承是城铁列车转向架的重要部件，其性能将直接影响列车的安全运行。某列车检车时发现齿轮箱中多套轴承发生故障，现对轴承故障原因进行分析。

1 故障特征

某列车齿轮箱采用分体式箱体(图1)，齿轮箱润滑油采用美孚合成齿轮油75W-90(Mobil Synthetic Gear Oil 75W-90)，输入端及输出端均安装33115/Q圆锥滚子轴承。列车在冬季低温(-30 ℃以下)、车辆最高转速80 km/h工况下运行11×104km时输出轴电动机侧有渗油现象，对该项目齿轮箱进行普查，多套齿轮箱油发黑，拆解齿轮箱及故障轴承发现轴承保持架断裂，如图2所示。故障轴承主要结构参数为：内径75 mm，外径125 mm，宽度37 mm，滚子直径13.1 mm，滚子数量23，滚子组节圆直径99.949 mm。保持架材料为Q235B，滚子和内外圈材料为GCr15。美孚合成齿轮油75W-90在-30 ℃以上流动性较好，建议使用温度不低于-30 ℃。

图1 齿轮箱结构图Fig.1 Structure diagram of gearbox

图2 33115/Q轴承保持架断裂示意图Fig.2 Fracture diagram of 33115/Q bearing cage

2 故障原因分析

观察断裂保持架发现保持架窗孔小端比大端磨损严重，保持架断裂起点位于保持架窗孔小端横梁圆角处，经电镜扫描(图3)发现断口呈疲劳形貌，主要原因为轴承存在异常运转，导致保持架横梁受滚子挤压，横梁与端面框体连接处产生裂纹，最终导致保持架开裂。

图3 保持架窗孔横梁小端断裂电镜扫描Fig.3 Scanning electron microscopy of fracture of small end of beam of cage window

分析轴承异常运转导致保持架断裂的原因可能与游隙、润滑及线路载荷等因素有关。

2.1 游隙

以往类似项目中轴承轴向游隙为0.12～0.16 mm，但该列车轴承游隙为0.20～0.25 mm，游隙较大。……