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[摘 要]轴承作为机车的主要部件，特别是轴箱轴承，其状态的好坏直接关系到行车安全和机车运用效率，而保持架更是其重要的组成部分，一旦保持架出现破损，将对列车运行构成严重威胁。在前期生产中，DF11G型机车出现多起轴箱轴承保持架断裂的故障。因此，对如何及时准确检测出DF11G型机车轴箱轴承塑钢保持架故障及其防治故障的办法进行了研究。并且在后期的生产实践中使用这些防治故障的办法基本消除了故障隐患，确保了机车的运行安全。
[关键词]轴箱轴承；保持架；故障检测；措施
中图分类号：TU243 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0009-01
前言
轴箱轴承作为机车主要承载部件，其功能对安全运输起着举足轻重的作用。机车在线上运行时，一旦轴箱轴承发生故障，将导致整列列车不能运行，堵塞运输正线，并且对机车的抢修也是十分困难的。而保持架更是轴箱轴承重要的组成部分。因此，及时准确的检测出机车轴箱轴承保持架故障并找到防治措施已经成为各机车运用单位的当务之急。
2014年以来，DF11G型机车在大修时装用FAG的塑钢保持架轴箱轴承，塑钢保持架材料为尼龙66加一定比例玻璃纤维，通过加热保温，一次注塑成形，并经过处理。在2015年11月到12月，连续发生7起DF11G型机车轴箱轴承保持架立柱断裂故障，造成机车在运行中存在严重的安全隐患。以下通过使用走行部故障监测系统分析典型的故障案例报警数据来找出故障发生的原因，并提出了相应的防治措施。
1、走行部故障监测系统的基本原理
当前，使用唐智公司的走行部故障监测系统（下文简称ATDR，Advanced Truck Defect Diagnosis and Record System）对运行中的机车走行部的故障进行实时监测，ATDR综合采用了温度、振动等基础物理信息，为用户进行检修决策提供了重要参考依据，尤其有利于发现早期故障、分析故障发展趋势，提升了安全底线。
ATDR可以通过对温度的诊断来确定轴承各零件是否故障。在温度诊断中，最大允许温度和最大允许温升是进行轴承故障诊断的重要依据。根据有关国家标准规定，铁路机车走行部轴承最大允许温度为90℃，最大允许温升为55℃。并且同测点对比可以更好的观察不同轴位同一测点的温度差别，有利故障点温度的判断，正常情况下相对温差不得超过10℃。
2、故障案例及报警数据分析
2015年11月25日北京西整备车间DF11G-0038机车进入小四修程，打开轴箱盖检查，发现4轴5位轴箱轴承保持架破损，滚子移位。
该机车2013年11月14日在戚墅堰机车车辆厂大修，走行807851公里；2014年12月26日在检修车间中修，走行360434公里。下面是该机车在2015年11月14日到2015年11月24日ATDR提供的轴承报警数据详细分析情况。
1）在报警浏览界面中，4轴5位存在两次踏面预警，没有出现轴箱轴承保持架预警或报警。
2）在温度实时界面中，4轴5位温度与其它轴同位温度对比，下行时普遍高出15℃-35℃。
3）在冲击趋势界面中，踏面故障冲击持续存在且故障量值偏高。
4）在样本分析界面中，时域波形的踏面故障特征明显，踏面存在失圆。
3、故障原因分析
1）踏面原因：由于DF11G型机车车速高、运行距离长，并且1、3、4、6轴采用双闸瓦制动等原因，其踏面相较于其它型机车更容易出现故障。而轴箱轴承的保持架的定位面是外圆面，保持架两个端圈与外环挡边之间的间隙很小，而其又是漂浮在轴承的润滑脂中的，因此，当踏面的故障冲击引起轴箱轴承，特别是轴承外环抖动时，会与因为惯性而相对不动的保持架端圈发生撞击，最终与保持架端圈连接的立柱将因频繁的撞击而疲劳断裂。所以结合前期数据进行分析对比，分析认为该位轴箱轴承可能是受到踏面故障长时间冲击的影响，导致轴承出现异状。
2）保持架无任何报警或预警原因：DF11G机车ATDR升级为JK11430后，采取HX车模式，门限值与JK00430不同，灵敏度降低。ATDR中，保持架故障的诊断原理是在其与外环挡边碰撞时冲击脉冲的准周期符合保持架碰撞外环的理论公式。在车载监测装置中，轴箱保持架故障的理论谱号大约是4，踏面故障的理论谱号是10.24。但由于踏面故障冲击的脉冲受到蛇行、横向晃动等影响而随机起伏，将会有随机的调制谱出现在低频端，谱号的分布范围大约是1～10。这就与保持架碰撞外环的特征频带重叠，从而以其强大的信息掩盖着保持架的故障信息。就是说：踏面故障冲击损害了保持架，而其故障冲击信息又掩盖着保持架的故障信息，使故障诊断软件无法发现它。
考虑到这种必然性，也就是在振动冲击领域存在着踏面故障破坏保持架而掩盖保持架故障信息的客观规律，就必须另辟途径，使用一种非振动冲击类型的、哪怕只能报告晚期故障的物理量来构筑安全保障的下一道防线。温度就是可以胜任这一使命的物理量。在保持架发生断裂后的失落物虽然没有载荷作用于它，却也能在轴承中随保持架公转时因离心力作用而与外环挡边等静止部件摩擦，引起温升。温度检测发现温升的后果，发生报警，就起到后一道防线的作用。
4、故障防治措施
针对上述轴承保持架断裂原因分析，采取下列防治措施：
1）对DF11G型机车轴箱轴承进行普查：在2015年12月份，对DF11G机车逐台车入库打开端盖检查轴箱轴承状态，如发现问题，及时更换轴箱轴承。
2）联系戚墅堰机车车辆厂分别对塑钢保持架轴承、轮对材质方面可能存在的诱因进行分析。同时机务段采取加强检查措施，在整备、修程检查基础上定期采用专项检查方式对机车车轮全周长踏面及六连杆状态进行检查，发现问题及时镟轮、更换处理，消除质量安全隐患。
3）联系唐智公司对更新后的JK11430门限值问题进行核实，并根据DF11G型机车的实际运行情况进行修正，避免机车故障漏报问题出现。机务段在轴报数据分析工作中做好轴箱轴承的同位温度对比分析工作：对同位温度对比超过10度，且存在踏面预警、报警的轴位必须打开轴箱端盖检查，发现问题更换轴箱轴承。打盖过程注意防护，有条件的在库内进行此项工作。
4）建议尽快对DF11G机车运用进行调整，第一降速，第二缩短运行距离，确保机车运用安全。
5、结束语
通过实施以上各项措施，从2016年1月起，DF11G型机车轴箱轴承质量大大提高，机务段DF11G型机车轴箱轴承保持架断裂故障基本消除，说明采取上述防治措施是可行的，由此确保了DF11G型机车在牵引旅客列车的运行安全。
参考文献
[1] 唐德尧.广义共振、共振解调故障诊断与安全工程[M].北京：中国铁道出版社，2006.
[2] 阳建宏，黎敏.滚动轴承诊断现场实用技术[M].北京：机械工业出版社，2015.
[3] 陳长征，胡立新.设备振动分析与故障诊断技术[M].北京：科学出版社，2007.
[4] 梅宏斌.滚动轴承振动监测与诊断[M].北京：机械工业出版社，1995.
[关键词]轴箱轴承；保持架；故障检测；措施
中图分类号：TU243 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0009-01
前言
轴箱轴承作为机车主要承载部件，其功能对安全运输起着举足轻重的作用。机车在线上运行时，一旦轴箱轴承发生故障，将导致整列列车不能运行，堵塞运输正线，并且对机车的抢修也是十分困难的。而保持架更是轴箱轴承重要的组成部分。因此，及时准确的检测出机车轴箱轴承保持架故障并找到防治措施已经成为各机车运用单位的当务之急。
2014年以来，DF11G型机车在大修时装用FAG的塑钢保持架轴箱轴承，塑钢保持架材料为尼龙66加一定比例玻璃纤维，通过加热保温，一次注塑成形，并经过处理。在2015年11月到12月，连续发生7起DF11G型机车轴箱轴承保持架立柱断裂故障，造成机车在运行中存在严重的安全隐患。以下通过使用走行部故障监测系统分析典型的故障案例报警数据来找出故障发生的原因，并提出了相应的防治措施。
1、走行部故障监测系统的基本原理
当前，使用唐智公司的走行部故障监测系统（下文简称ATDR，Advanced Truck Defect Diagnosis and Record System）对运行中的机车走行部的故障进行实时监测，ATDR综合采用了温度、振动等基础物理信息，为用户进行检修决策提供了重要参考依据，尤其有利于发现早期故障、分析故障发展趋势，提升了安全底线。
ATDR可以通过对温度的诊断来确定轴承各零件是否故障。在温度诊断中，最大允许温度和最大允许温升是进行轴承故障诊断的重要依据。根据有关国家标准规定，铁路机车走行部轴承最大允许温度为90℃，最大允许温升为55℃。并且同测点对比可以更好的观察不同轴位同一测点的温度差别，有利故障点温度的判断，正常情况下相对温差不得超过10℃。
2、故障案例及报警数据分析
2015年11月25日北京西整备车间DF11G-0038机车进入小四修程，打开轴箱盖检查，发现4轴5位轴箱轴承保持架破损，滚子移位。
该机车2013年11月14日在戚墅堰机车车辆厂大修，走行807851公里；2014年12月26日在检修车间中修，走行360434公里。下面是该机车在2015年11月14日到2015年11月24日ATDR提供的轴承报警数据详细分析情况。
1）在报警浏览界面中，4轴5位存在两次踏面预警，没有出现轴箱轴承保持架预警或报警。
2）在温度实时界面中，4轴5位温度与其它轴同位温度对比，下行时普遍高出15℃-35℃。
3）在冲击趋势界面中，踏面故障冲击持续存在且故障量值偏高。
4）在样本分析界面中，时域波形的踏面故障特征明显，踏面存在失圆。
3、故障原因分析
1）踏面原因：由于DF11G型机车车速高、运行距离长，并且1、3、4、6轴采用双闸瓦制动等原因，其踏面相较于其它型机车更容易出现故障。而轴箱轴承的保持架的定位面是外圆面，保持架两个端圈与外环挡边之间的间隙很小，而其又是漂浮在轴承的润滑脂中的，因此，当踏面的故障冲击引起轴箱轴承，特别是轴承外环抖动时，会与因为惯性而相对不动的保持架端圈发生撞击，最终与保持架端圈连接的立柱将因频繁的撞击而疲劳断裂。所以结合前期数据进行分析对比，分析认为该位轴箱轴承可能是受到踏面故障长时间冲击的影响，导致轴承出现异状。
2）保持架无任何报警或预警原因：DF11G机车ATDR升级为JK11430后，采取HX车模式，门限值与JK00430不同，灵敏度降低。ATDR中，保持架故障的诊断原理是在其与外环挡边碰撞时冲击脉冲的准周期符合保持架碰撞外环的理论公式。在车载监测装置中，轴箱保持架故障的理论谱号大约是4，踏面故障的理论谱号是10.24。但由于踏面故障冲击的脉冲受到蛇行、横向晃动等影响而随机起伏，将会有随机的调制谱出现在低频端，谱号的分布范围大约是1～10。这就与保持架碰撞外环的特征频带重叠，从而以其强大的信息掩盖着保持架的故障信息。就是说：踏面故障冲击损害了保持架，而其故障冲击信息又掩盖着保持架的故障信息，使故障诊断软件无法发现它。
考虑到这种必然性，也就是在振动冲击领域存在着踏面故障破坏保持架而掩盖保持架故障信息的客观规律，就必须另辟途径，使用一种非振动冲击类型的、哪怕只能报告晚期故障的物理量来构筑安全保障的下一道防线。温度就是可以胜任这一使命的物理量。在保持架发生断裂后的失落物虽然没有载荷作用于它，却也能在轴承中随保持架公转时因离心力作用而与外环挡边等静止部件摩擦，引起温升。温度检测发现温升的后果，发生报警，就起到后一道防线的作用。
4、故障防治措施
针对上述轴承保持架断裂原因分析，采取下列防治措施：
1）对DF11G型机车轴箱轴承进行普查：在2015年12月份，对DF11G机车逐台车入库打开端盖检查轴箱轴承状态，如发现问题，及时更换轴箱轴承。
2）联系戚墅堰机车车辆厂分别对塑钢保持架轴承、轮对材质方面可能存在的诱因进行分析。同时机务段采取加强检查措施，在整备、修程检查基础上定期采用专项检查方式对机车车轮全周长踏面及六连杆状态进行检查，发现问题及时镟轮、更换处理，消除质量安全隐患。
3）联系唐智公司对更新后的JK11430门限值问题进行核实，并根据DF11G型机车的实际运行情况进行修正，避免机车故障漏报问题出现。机务段在轴报数据分析工作中做好轴箱轴承的同位温度对比分析工作：对同位温度对比超过10度，且存在踏面预警、报警的轴位必须打开轴箱端盖检查，发现问题更换轴箱轴承。打盖过程注意防护，有条件的在库内进行此项工作。
4）建议尽快对DF11G机车运用进行调整，第一降速，第二缩短运行距离，确保机车运用安全。
5、结束语
通过实施以上各项措施，从2016年1月起，DF11G型机车轴箱轴承质量大大提高，机务段DF11G型机车轴箱轴承保持架断裂故障基本消除，说明采取上述防治措施是可行的，由此确保了DF11G型机车在牵引旅客列车的运行安全。
参考文献
[1] 唐德尧.广义共振、共振解调故障诊断与安全工程[M].北京：中国铁道出版社，2006.
[2] 阳建宏，黎敏.滚动轴承诊断现场实用技术[M].北京：机械工业出版社，2015.
[3] 陳长征，胡立新.设备振动分析与故障诊断技术[M].北京：科学出版社，2007.
[4] 梅宏斌.滚动轴承振动监测与诊断[M].北京：机械工业出版社，1995.