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轴承知识
从复兴号高铁看轨道车辆轴承应用
(铁姆肯公司)
  国产动车组“复兴号”达世界顶尖水准,中国制造再一次吸引了世界的目光——这阵子,燃爆朋友圈的“复兴号”高铁以上档时速400公里、标准时速350公理刷新了中国铁路运行速度的新高。正式运行后,京沪间的运行时间将缩短到4.5小时。
复兴号
  轨道车辆车速的不断攀升对其动力系统提出了不小的挑战,而作为其中的重要组成部件,齿轮箱的稳定性尤为关键。在列车高速运转中齿轮箱中的轴承会面临三个方面的考验,一是高速所带来的润滑问题,二是高速运转下的高温问题,三是频繁振动的影响。三个严苛的关键问题均需从优化轴承设计入手解决。铁姆肯公司自1929年便为轨道车辆提供轴承解决方案,深谙其中要义。
  首先,高速是轨道车辆齿轮箱最为常见的工况之一。由于圆锥滚子轴承内圈大挡边与滚子大端面在运转过程中为滑动摩擦且该区域较难进行润滑,如果为齿轮箱选择圆锥滚子轴承就需要正确的选型。
Timken圆锥滚子轴承
  铁姆肯公司建立严苛的挡边线速度选取标准,并通过对不同应用工况进行系统计算分析,对圆锥滚子轴承进行针对性的优化设计,有效控制滑动摩擦扭矩,提高了圆锥滚子轴承高速应用范围。而采用特殊挡边结构和涂层的轴承,由于加强了局部润滑、降低挡边处的发热,可以应用到某些转速极高的齿轮箱中。此外,润滑是影响轴承速度能力的关键因素,而影响轴承润滑的各种因素有载荷、温度、游隙、粘度等,对各种因素的影响进行量化分析,进而对齿轮箱润滑系统的设计提供专业的建议,也是铁姆肯公司具备的关键技术能力。
  其次,高温是破坏齿轮箱正常运行的常见杀手。铁姆肯公司研究得出,当轴承长期处于超过公认的安全温度120℃高温状态下运行时,可造成轴承滚道表面热处理硬度下降和尺寸不稳定问题。硬度下降可造成轴承额定载荷能力下降、滚道面易损伤等问题,而尺寸变化将造成内圈松动、跳动超差、结构变形等问题。这些问题严重威胁轨道车辆的安全运行。对于高铁车辆齿轮箱应用,铁姆肯公司采用特殊热稳定处理以满足高温工况的应用要求。
  除了高速和高温,频繁振动也是轨道车辆齿轮箱不容忽视的工况。当车轮受到频繁的振动冲击时,这种振动冲击会直接传递到齿轮箱上,特别是安装在车轴上的轴承将受到较大较频繁的振动载荷。为了让轴承避免或减小受到振动载荷带来的损伤,铁姆肯公司的轨道车辆齿轮箱轴承采用了表面渗碳热处理的材料。这种轴承表面硬度高而耐磨,芯部硬度低,韧性好,适用于有冲击载荷的应用。
  此外,为防止高速振动工况下轴承突然断裂,在轨道车辆齿轮箱的轴承选型时,铁姆肯公司特别注意保持架的强度问题和如何控制保持架的振动现象,通过专业软件模拟最恶劣的运行工况进行强度分析,从而选择厚度加强、设计优化的保持架。实践证明,铁姆肯公司高铁齿轮箱轴承保持架具有足够的强度来抵御高速振动工况带来的断裂风险。
  铁姆肯公司严苛的遴选和制造标准令其产品同时满足轨道车辆齿轮箱安全性、可靠性的应用要求,远超其他工业用途的产品。在长期的实践过程中,铁姆肯公司还在不断分析总结实际应用环境对轴承寿命的影响,大力推进创新产品的研发。
Timken®AP-2轴承
  目前,铁姆肯公司作为全球铁路车辆设备的主要轴承供应商,提供创新型高性能轴承及相关产品和轴承修复服务,包括:
  Timken®高速铁路及地铁车辆齿轮箱轴承
  Timken®AP™轴承
  AP-2™轴承
  牵引电机抱轴箱
  SureFit™通用后挡
  EcoTurn®迷宫式密封
  在中国,铁姆肯公司的轴承解决方案被广泛应用于中国高速铁路车辆齿轮箱上,并得到许多世界知名OEM厂商的高度认可,也与中国的铁路装备制造的领军企业长期合作,开拓海外市场。
  铁姆肯公司将携创新技术、遍布全球的应用以及服务网络,继续助力轨道车辆的高效、安全和可靠运行,与中国铁路行业共同收获更加美好的未来。
2018-08-08