我国铁路车辆轮轴轴承的发展历史
来源: | 作者:陈帅丽 | 发布时间: 2022-08-19 | 2058 次浏览 | 分享到:

我国铁路车辆轮轴轴承的发展历史

作者:魏文波 刁克军 范新光 张世强

本文刊登于中国轴协会刊《轴承工业》2022年第8期“专业知识”栏目,欢迎投稿!

铁路车辆轮轴是承担承载和走行功能的关键部件,其技术体系的不断完善为车辆的安全运行提供了基础,随着铁路的发展需求,对轮轴技术的研究提出了更高的要求。在我国轮轴发展进程中,根据不同时期的铁路运输需求,研制了不同结构型式的车轴、车轮和轴承。随着技术水平的提高和引进更为先进的制造设备后,我国的铁路车辆轮轴技术逐步走向成熟,部分技术已达到国际领先水平。

我国铁路货车最初装用的是滑动轴承,但是由于其性能不足,难以满足铁路货车未来发展的需要。从1965年开始了滚动轴承的研究工作,第1批滚动轴承97826型和97726型双列圆锥滚子轴承正式装车考验。1973年,加快了铁路货车的滚动轴承化,从此与客车滚动轴承逐步更新换代,发展成为了如今的铁路车辆滚动轴承现状。

随着铁路车辆轴承型式的多样化,轴承钢的型号、保持架的类型、润滑脂的种类和密封的形式也都存在差异。从YB/T 91968《铬轴承钢技术条件》标准规定了轴承钢材料为GCr6GCr9GCr15GCr9SiMnGCr15SiMn,到TB/T 30102001《铁道车辆滚动轴承高碳铬轴承钢订货技术条件》标准规定的轴承钢材料为GCr18MoGCr15,再到TB/T 22352016《铁道车辆滚动轴承》标准规定的轴承钢材料为GCr18MoGCr15G20CrNi2MoA。此外,保持架由钢板冲压成型、钢铆接、青铜整体拉孔发展到如今的工程塑料保持架,润滑脂由70年代末的铁道车辆滚动轴承I型润滑脂到后来的铁道车辆II型、Ⅲ型、IV型、V型润滑脂。

从最初的铁路货车滑动轴承和铁路客车滚动轴承多样化,发展到货车350000型和客车NJ(P)3226X1型滚动轴承,滚动轴承有了统一的命名规则。其中35NJ(P)表示轴承类型,第三四位数字表示尺寸系列代号,第五六位数字表示内径代号,最后一位字母和数字表示外径或宽度非标准代号,AB-2RZ表示结构改变或非接触式橡胶油封型式。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体、保持架、润滑剂和密封等组件组成。下面按客、货车分类介绍近年来滚动轴承的发展变革。

1、客车滚动轴承的发展

我国铁路客车轴承最初使用的是轴承内径为120 mm42724T型、152724T型轴承或轴承内径为130 mm42726T型、152726T型轴承。轴承钢的材料均为GCr15SiMn,保持架的类型为钢铆接保持架,这4种型式轴承均为单列向心短圆柱滚子轴承。

1988年中车四方所设计了42724QT型和152724QT型、42726QT型和152726QT型轴承,轴承的外形尺寸与42724T型和152724T型轴承、42726T型和152726T型轴承相同,但内部结构不同,轴承钢的材料均采用真空脱气GCr15轴承钢替代GCr15SiMn,马氏体淬火,保持架采用青铜整体拉孔保持架替代钢铆接保持架。1999年中车四方所对42724QT型和152724QT型、42726QT型和152726QT型轴承进行了优化,设计了NJ(P)3226X1型轴承,内径为130 mm,进一步优化了轴承内部结构,轴承钢的冶炼方式均为电渣重熔,套圈材料用GCr18Mo轴承钢代替GCrl5,贝氏体淬火,轴承滚子材料仍然采用GCrl5轴承钢,马氏体淬火,保持架采用青铜整体拉孔保持架。2005年该轴承开始用工程塑料保持架,2010年以后工程塑料保持架替代了青铜整体拉孔保持架。

1998年进口了斯凯孚集团的BC1B322880(1)型和BC1B322880(1)AB型轴承,保持架分别采用铜整体拉孔保持架和工程塑料保持架。后续又进口了BC2-0098型、BT2-8690D型、TBU1639435型和TBU1639605E型轴承。同年进口了日本精工株式会社的4(15)2726T型轴承,保持架采用铜整体拉孔保持架,2004年以后采用工程塑料保持架替代铜整体拉孔保持架。1999年进口了舍弗勒集团的804468(9)型轴承,外组件不可分离,保持架采用工程塑料保持架。2001年进口了804468(9)A型和804468(9)B型轴承,外组件可分离,保持架采用工程塑料保持架。2014年进口了F-804468(9).02.ZL型轴承。

2、货车滚动轴承的发展

我国铁路货车轴承最初为滑动轴承,滚动轴承化的初期,轴承主要依赖于进口,直到1978年原铁道部引进了采用日本技术生产的197726型轴承,开始了第1批滚动轴承的装车运用,此轴承套圈材料为渗碳轴承钢,滚子材料为高碳铬轴承钢,保持架为钢板冲压成型保持架。1986年随着铁路货车滚动轴承化的加速进行,滚动轴承正式大规模推广运用。

为满足我国铁路货车日益发展的运用需求,北京南口斯凯孚铁路轴承有限公司对197726型轴承依次做了3次优化,并命名为SKF197726型。1999年中车四方所设计了352226X2-2RZ型轴承。轴承内圈大挡边采用斜挡边,内圈滚道采取凸度设计,滚子素线采用对数曲线设计,保持架采用钢板冲压保持架,密封结构采用HRN(W)-D型迷宫式密封。2001年全面替代了197726型轴承。2004年开始,此轴承开始使用工程塑料保持架,解决了钢板冲压保持架破损和单向旋转的问题,2006年开始全面推广使用。

25 t轴重轴承是1998年原铁道部引进的斯凯孚集团的TBU150型轴承,保持架采用工程塑料保持架,密封形式为接触式密封,2004年因生产问题,TBU150型轴承变更为SKF353130-2RS型。同年引进了美国铁姆肯轴承公司的AP150型轴承,保持架采用钢板冲压保持架,密封形式为HDL型迷宫式低转矩密封。2003年引进了舍弗勒集团的TAROL150型轴承,保持架采用工程塑料保持架,密封形式为接触式密封。同年,中车四方所设计了353130X2-2RZ型轴承,内圈大挡边采用斜挡边,内圈滚道采取凸度设计,滚子素线采用对数曲线设计,保持架采用钢板冲压保持架,密封形式为HRN(W)-E型迷宫式密封。2004年钢板冲压保持架全部更换为工程塑料保持架。2005年对353130X2-2RZ型轴承做了优化,设计了353130A型轴承,轴承基本结构不变,采用混合迷宫密封装置替代了密封座和内油封,降低了车轴轴颈根部应力,提高了车轴使用可靠性。2006年原铁道部引进了斯凯孚集团的353130B型轴承,替代了353130A型轴承,保持架采用工程塑料保持架,密封形式为迷宫唇式密封,轴承内圈与后挡设置塑钢隔圈,满足了在高技术平台上制定新一代轴承标准的要求。

201330 t轴重轴承主要是中车四方所、瓦房店轴承股份有限公司、美国铁姆肯轴承公司和斯凯孚集团分别设计的353132A型、353132B型、AP-2型和BT2-8731型轴承,轴承内径均为160 mm,保持架采用工程塑料保持架,满足了铁路货车重载的要求。2015年为了满足轨道交通货运快速化的要求,中车四方所设计了352226A型轴承,内圈滚道采取凸度设计,滚子素线采用对数曲线设计,保持架采用工程塑料保持架,密封形式为迷宫式密封,改善了套圈和滚子接触的应力分布,提高了轴承承载能力。

(来源:《铁道车辆》)