摘要：轨道交通车辆的轴承其安全性和稳定性一直以来都是重点关注的对象。对于轴承而言，其具质量不仅和轴承的设计具有直接的关系，同时也轴承的材料具有一定联系。本文通过轴承的设计以及材料的选用以及轴承的密封和润滑三个方面进行分析和讨论。对目前我国的有轨交通车辆的轴承的研究现状进行了论述，旨在为相关的从业人员提供一定借鉴。

关键词：高速轨道交通；滚动轴承；结构


1、轴承的结构设计

1.1 牵引电动机轴承

对于牵引电动机的轴承的受力特点而言，其主要的受力方向为轴承的径向。在高速的运转过程之中，轴承还会受到电机的牵引作用产生的振动荷载。相较于其他类型的轴承而言，牵引电机受到的计算寿命是最长的。在进行牵引电机轴承设计时，需要加强对其散热和润滑设计，避免由于温度过高出现粘结故障。

1.2 绝缘轴承

对于轴承而言，牵引电机中的电流通过轴承是会对轴承产生非常严重的电腐蚀，甚至会出现轴承的结构丧失，因此需要对轴承进行绝缘设计。目前主要的轴承设计方案有三种，分别为：混合陶瓷轴承、陶瓷喷涂轴承、树脂覆膜轴承。

2、轴承材料

2.1 铁路轴承用钢

对于轴承而言，其工作的环境十分复杂多变，条件也十分残酷。因此，对轴承钢的强度和耐久性也具有非常高的要求，除了要满足较好的抗疲劳和耐磨性之外，还需要能够易加工等特点。目前我国的轴承用钢，在材料的热加工和处理以及性能的改善等方面的技术还处于起步探索阶段。

2.2 陶瓷材料的应用

陶瓷材料是近几年新兴的一种高分子材料。这种材料具有非常高的强度，具有耐高温、耐腐蚀性等特点。能够很好地克服传统轴承用钢的润滑的问题。陶瓷不仅具备了传统轴承钢的所有力学性能之外，还具有非常低的密度。同样体积的轴承，采用陶瓷材料其重量能够减少40%。能够给轨道车辆带来巨大的经济效益，是目前轴承发展的重大突破，也是未来轴承材料发展的必然方向。

3、润滑与密封

3.1 润滑

目前轴承的润滑措施和方法当中，润滑油和润滑脂是最常用的两种方法。润滑油和润滑脂都具有各自的优点和适用范围。相较于润滑油而言，润滑脂具有使用简单方便跨接的特点，同时润滑脂也不用进行设置储油装置。因此，在轴承的润滑当中，润滑脂是最常用的一种润滑方式。但是润滑脂在一些细小的零部件位置就没有润滑油使用方便，例如轴承滚珠和齿轮等零部件选用润滑油就比较合适。润滑油和润滑脂的选择应当根据实际情况进行判断选择。合适的润滑剂能够起到降低摩擦，减少使用故障发生概率，延长使用寿命以及降低轨道交通的能源消耗。同时，轴承的润滑状态也是车辆状态的重要评价标准之一。

3.2 密封

轴承的密封装置是主要是对轴承的润滑剂进行密封，防治润滑液外漏降低轴承的润滑状态下降。同时密封装置也可以防止异物进入轴承内轮当中，造成轴承的损伤。一般轴承的密封装置采用的是由橡胶材料以及金属环、弹簧等构成，油封的楔形唇口与挡油环接触，保证了密封性能。圆锥滚子轴承是由SKF公司最新研发的轴承，其采用低摩擦的橡胶作为密封材料，设计为紧凑型的内置式低接触密封方式。这种密封方式将传统的将迷宫式密封、唇形密封、抛油板等密封零件进行组合使用，大大提高了轴承的密封性能，不仅能够起到有效的密封作用，还能有效节省轴承的空间和体积，避免钢与钢之间的摩擦腐蚀的情况发生。

4、轨道交通车辆轴承的故障诊断的现状

4.1 车辆轴承的故障特征

目前轨道交通车辆的轴承故障特征判断，一般都是通过采用电信号特征来分类。具体的做法为在车辆的轴承上面施加一定频率的电信号，不同的故障会呈现出不同类型的电信号。通过对电信号的均值、峰值、有效值、峭度、偏度、方差等基础的信号特征进行分析，就可以判断出轴承的具体故障类型。

4.2 轴承的故障类型及成因

通过大量的轨道车辆的轴承故障分析，可以发现造成轴承故障的原因是多方面共同造成的。首先由于轴承的设计和交工工艺不符合要求，造成轴承存在一定的质量缺陷。在长时间的运营期内会在成故障的发生。另外，由于平时的车辆的轴承的养护和病害的检测不严格按照相关规范执行，也会造成故障的发生。目前轨道交通车辆的故障主要有以下几种类型：疲劳、胶合、腐蚀、破损、压痕、磨损、烧伤等。首先对于轴承的疲劳故障而言，又称为疲劳损伤，主要是由于轴承长时间在高负荷高强度的环境下工作，造成车辆的轴承长期带病工作，逐渐发生了间隙增大，最终导致故障的现象。胶合故障的主要产生原因是高温导致的。轴承在高速运转过程中，润滑收效或者表面不平也会增加摩擦生热，最终在高温的聚集作用下就会发生轴承的金属表面粘结在一起的故障，影响正常运转；轴承的腐蚀故障是指轴承在外界的腐蚀物质的作用下如酸性液体造成表明受损，光滑度下降进而造成轴承的承载力降低直至失去承载功能；轴承的破损形成主要是由于轴承内部进入了异物或者在外部较硬的物质冲击作用下发生了破坏，出现裂痕，这样会造成在轴承的运转过程中出现受力不均匀的情况发生，最终会出现轴承断裂的情况。 

4.3 轨道交通车辆轴承的故障诊断

对于城市的轨道交通车辆而言，其运行情况是十分复杂多变的。在车辆运行过程中，外部环境是十分复杂的，且干扰因素也多。因此，无法对故障运行中的有轨电车的嘈杂的环境中准确进行故障分析和诊断。因此，对于有轨电车的轴承的故障鉴别和诊断，更多的是关注车辆在维护过程中，对轴承有无故障进行判断。目前的有轨电车的轴承故障诊断仍然存在着许多的问题，一方面，目前的数字化的故障争端方法，还有部分技术并不成熟，仍然停留在实验室的阶段，短时间内其可靠性和稳定性并不能满足实际的生产中的需求，仍然有很长的一段路要走。其次，对于诊断出的电信号依然需要进行人工的分析和判断，这对检测人员的专业知识和经验的要求较高。以及，目前的许多检测技术和装备都具有较大的改进空间，稳定性有待进一步提高。

参考文献：

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