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车辆

  机车车辆轴承指用于机车和车辆之中的轴承。机车上的轴承包括轴箱轴承、牵引电动机轴承、传动系统轴承、动力装置轴承和冷却系统轴承等多种,而车辆上的轴承主要是轴箱轴承,客车轴箱多用短圆柱滚子轴承,货车轴箱主要采用圆锥滚子轴承,车辆轴承的品种、结构、性能等基本与机车轴箱轴承相似。

  1.轴箱轴承

  机车车轮通过轴箱、弹簧与转向架构架与机车车体相连,轴箱轴承直接承受机车的簧上重力和钢轨对车轮的径向、轴向冲击,此外还要传递牵引力以及因之而产生的某些附加载荷,因此轴箱轴承要有较大的承载能力,能够耐冲击振动,必须有较高的寿命、安全性和可靠性、较小的尺寸和质量;便于检查和维护等。因此,机车轴承往往采用非标准系列的轴承和专用轴承技术条件,常用的滚动轴承有以下三类。

  (1)圆柱滚子轴承内燃机车和电力机车绝大多数轴箱都采用圆柱滚子轴承。主要有下列二种。

  1)四列圆柱滚子轴承

  我国机车轴箱轴承最早采用而且装车数量最多的是四列圆柱滚子轴承972832型。该轴承的承载能力高,寿命长,其额定动载荷为1445kN。由于只能承受径向载荷,不能承受轴向载荷,因此必须在轴箱内另设承受轴向力的装置。

  2)双列圆柱滚子轴承

  我国东方红2、3、5、21型和北京型机车轴箱都采用双列圆柱滚子轴承982832T,该轴承承受径向力,而以角接触球轴承146132T承受轴向载荷。
  虽然上述两类轴承的运用情况令人满意,但由于需要一个推力轴承及缓冲装置,所以质量较大,价格较高且结构复杂,故障率相对较高。实际上,车轴的轴向力不很大,且作用时间较短,累计作用时间一般仅为总运行时间3%;另外轴箱在运转中受到风冷,轴承温升不致过高,因此国外很多机车采用两套内圈带挡圈的单列圆柱滚子轴承。我国机车制造企业(包括客车轴箱轴承)也逐渐采用了这类轴承。在六轴机车上,1、3、4、6位车轴轴箱内侧装552732QT、外侧装752732QT;2、5位车轴轴箱内侧装552732QT,外侧装652732QT。为保证其强度和足够的使用寿命,这类轴承采用真空脱气钢或电渣重熔钢,并在结构设计上采取一些强化措施,如套圈挡边带斜面、滚子具有球端面、滚子带凸度(对数滚子)、加大滚子直径、改进保持架等。

  (2)调心滚子轴承

  采用调心滚子轴承的优点是在轴箱与转向架构架之间可以不设倾斜的补偿装置。我国从罗马尼亚进口的ND2型内燃机车的轴箱轴承是SKF轴承公司生产的C型调心滚子轴承。其型号相当与国产轴承3G4053736KT。该类轴承的滚子为对称形,内圈无外挡边,中挡边是可分离的,滚子与外圈是线接触,滚子的有效工作长度较长,使用寿命比同样外廓尺寸的非对称形调心滚子轴承稍大。

  (3)圆锥滚子轴承

  机车轴箱用的这类轴承为双列圆锥滚子轴承,美国ND5内燃机车上装用的是TIMKEN公司生产的AP型轴承。该类轴承为英制尺寸,通常用的有B、C、D、E、F、G等各级,分别用于不同等级的车轴。

  2.牵引电动机轴承

  (1)牵引电动机电枢轴承

  牵引电动机是电力机车和电传动内燃机车传动系统中的主要设备,电枢轴承又是其主要部件之一。电枢轴承载荷较大,而且牵引电动机的尺寸又受到车轮直径、两车轮内侧距离和机车下部限界的限制,因此要求这类轴承必须具有尽可能小的尺寸和较高的极限转速。

  1)单侧传动的轴承

  电枢通常采用双支点支承,安装齿轮的输出端为游动支承,整流子端为定位支承。输出端轴承的位置靠近齿轮,受力最大,是电枢两轴承中的关键轴承。为了减轻其负载,一般采用内圈无挡边的圆柱滚子轴承NU型。整流子端一般采用内圈有单挡边并带平挡圈的圆柱滚子轴承NUP型,国外也有采用内圈有单挡边并带斜挡圈的圆柱滚子轴承。

  2)双侧传动的轴承

  当电动机功率较大时,如仍采用单侧传动则齿轮端的轴承负载过大,很难选择额定动载荷和极限转速都能满足要求的轴承,故在电动机设计允许的条件下可改用双侧传动方式。双侧传动的优点是可以采用斜齿圆柱齿轮,使两齿轮的螺旋角相等,旋向相反,从而获得较平稳的传动质量,而不致产生轴向载荷。适合这种用途的轴承为内圈无挡边的圆柱滚子轴承NU型,如果双侧传动仍用直齿圆柱齿轮,则应当选用能承受一定轴向力的轴承,一般采用内圈有单挡边的圆柱滚子轴承NJ型。

  (2)牵引电动机抱轴轴承

  轴悬式牵引电动机通常是一侧通过调杆支承于转向架,另一侧通过抱轴轴承支承在车轴上。抱轴轴承采用滑动支承比较简便,但其润滑和检查都不太方便,故从50年代开始就改用滚动轴承。迄今曾采用的有圆柱滚子轴承、调心滚子轴承和圆锥滚子轴承

  圆柱滚子轴承适用于高速机车,其补脂周期长,安装与维护比较简单,特别是用整体外壳时这一优点更能充分显现出来。圆锥滚子轴承的安装刚度好,有利于保证齿轮的啮合精度,但其装拆与轴向游隙的调整却比较困难。两套调心滚子轴承的安装,特别是拆卸比圆锥滚子轴承更为困难,但可适应轴的弯曲。我国电力机车牵引电动机的抱轴轴承有采用调心滚子轴承的,其型号为3G3053148T。

  (3)牵引发电机轴承

  现代电传动内燃机车牵引发电机的机体通常安装在柴油机输出端的机体端面上。无论是这种安装方式或其他方式,电枢的输入端极少装用轴承,一般是通过弹性联轴器将电枢支承在柴油机的曲轴或输出轴上,以便缩短发电机的纵向尺寸。

  电枢轴的外端一般可用圆柱滚子轴承,有时为了安装时与柴油机对位比较方便,也可采用调心滚子轴承。

  3.内燃机车液力传动系统的轴承

  内燃机车液力传动系统一般包括液力传动箱、万向轴、车轴齿轮箱三个部分。调车机车有时还包括一个工况齿轮箱,这些部分都装有相当数量的滚动轴承。

  (1)液力传动箱轴承

  液力传动箱的工作方式是在牵引列车时,通过液力变扭器将柴油机的功率转换为驱动机车的功率;施行动力制动时,利用液力制动器吸收机车车轮的动能。液力传动箱内布置有若干轴系,每根轴的支承全用滚动轴承。

  (2)中间齿轮箱轴承

  中间齿轮箱的主要部件是各具有两个齿轮的输入轴和输出轴,其中一根轴上的齿轮是换挡齿轮,该轴及其齿轮有离合机构,可使其中一个齿轮与轴连接、传递功率;另一齿轮在这种情况下只是空转。换档齿轮与离合器常布置在输入轴上,因输入转矩较小,这样有利于减小花键离合器的尺寸和轴承尺寸。

  (3)车轴齿轮箱轴承

  4.柴油机曲轴轴承

  柴油机曲轴轴承采用滚动轴承的只限高速柴油机,其主要优点是:摩擦损失小,机械效率高,工作可靠,使用寿命长;润滑方便,机油散热器尺寸小等。与采用滑动轴承相小,其主要缺点是:价格高,质量大,装配轴承与曲轴的技术要求高,维修与更换不便,噪声也较大。

  对于单缸和双缸的小型柴油机曲轴,多用0级滚动轴承;对于高速大功率柴油机曲轴,因其载荷较大,一般只用圆柱滚子轴承。

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