铁路机车车辆轴承清洗技术的研究与探讨

铁路机车车辆轴承清洗技术的研究与探讨

但苏航

新疆铁道勘察设计院有限公司 新疆省乌鲁木齐市 830011

摘要：轴承是机车车辆运行的一个重要部件, 尤其是我国铁路的各种车辆将全部用轴承取代传统的轴瓦, 以便对提高运输效率起到明显的效果。但由于轴承的故障而造成的切轴等事故对运输安个有着严重的威胁, 因此随着轴承在机车车辆的广泛使用, 在列车运行中采用了红外轴温地面探测、客车的轴箱温度随车监测等技术对保证运输安全起到了重要的作用, 在机车车辆检修工作中对轴承解体前的故障技术也有了更进一步的发展。为保证轴承检修、检测的质量, 轴承的清洁度将是一至关重要的环节。同时轴承的清洁度也直接影响轴承的使用寿命和运行可靠性。因此开展对轴承清洗工艺及设备的研究, 对机车车辆的安全运输有着重要的意义。

关键词：铁路机车车辆；轴承清洗技术；

随着我国铁路运输向高速重载方向的快速发展，对机车检修质量的要求亦随之提高。作为机车的关键部件, 轴承检修质量的好坏直接关系到机车的正常运行，而滚动轴承检修的第一步就是分解后的清洗作业。为此，我们研制出一种新的机车滚动轴承检修专用清洗设备，以满足机车检修工艺清洁度要求。

一、结构特点

由于轴承上润滑油脂经过长时间的使用后被污染硬化，不易清洗，通常采用油洗或高温水洗，洗后清洗介质和油脂污物混合在一起，不易分离，对环境污染大。采用高温、高压的蒸气对轴承进行喷射清洗，可将油脂软化并将其带出，使油脂落入接脂盘内，减少了与介质混合这一环节，有利于对油脂的后期回收处理，减少了对环境的污染。升降旋转装置是本设备的核心部件，在各工位依靠各自的油缸可独自升降，在升降的过程中完成对轴承的密闭和对内圈的涨紧，涨紧机构构思巧妙，采用了剪刀式原理，可对不同内径尺寸的轴承进行涨紧。四个工位均涨紧后，旋转电机起动，由减速机带动四根主轴旋转，这四根主轴即作旋转运动又能带着被洗轴承、上喷头、下喷头及安装在主轴下端的涨紧器做升降运动。主轴下部设计很独特，被洗轴承安放在下喷头上，上、下喷头将轴承密闭，对轴承进行全方位的喷射清洗，同时涨紧器张开带动轴承内圈旋转，以保证最大限度地清除死角，提高轴承清洗质量。步进输送机构是由油缸、滑轨、摆动杆等组成，输送时油缸先将摆动杆拉倒，然后由油缸拖着滑轨、摆动杆，摆动杆再推着轴承向前移动，到位后压下行程开关；油缸开始返回，先将摆动杆推起以跨过轴承，然后推着滑轨、摆动杆退到原始位置，等待下一个输送循环。整个步进机构可以根据不同的轴承调整输送行程，使轴承准确无误地被送到位。

二、轴承清洗机的基本原理及设计思路

轴承清洗机是对轴承进行一系列清洗工作的动作机构。对轴承的处理应包括：脱脂，粗洗，除锈，精洗，控油，烘干等工序。脱脂的工作原理是应用热水或热的清洗液通过喷枪喷出(由电机带动水泵)将从列车上拆卸下的轴承的表面上的油脂祛除。当轴承到达脱脂位并且清洗机的门已经关闭时，脱脂位开始工作。由PLC控制喷水或喷清洗液对轴承的内部和外部同时进行清洗。喷水机构由水泵带动，水泵有电机控制，水泵对水加压，通过喷头高速射出，拍打在轴承表面，带动油脂脱落。同时水或清洗液也起到热溶解的作用，可以将部分油脂溶解入水中。第二步是粗洗位，粗洗是为了将从脱脂位送来的轴承进一步清洗，将附着其上的尘土，油脂，清洗液粗略的洗干净。粗洗程序是将轴承表面的杂物进一步去除，目的仍然为的是将轴承清洗干净。在设计中将粗洗步骤安排为两位。因为轴承在长时间的伴随列车走行过程中，其污染程度是可想而知的，仅仅靠循环的热水或热清洗液进行脱脂是远远不够的。粗洗位后是除锈工序。在经过两步粗洗后轴承的表面已经基本可以看见轴承材料原来的金属色了。这时该进行的就是除锈步骤。具体做法就是利用电机带动轴承旋转，利用毛刷对轴承表面进行打磨。电机的转速不能太快以免毛刷对轴承表面造成损伤。精洗步骤安排在除锈步骤之后，是利用电机带动泵将煤油加压，使其以一定速度喷射到轴承内外表面，将轴承边角及螺线部位的残余机油和前几步骤中脱落的污物和金属碎屑清洗掉。最后到了控油及烘干工序。控油是为了将轴承上的残油及多余水分控出。控油步骤的翻转由汽缸的活塞带动。烘干是利用加热后的高速气流对轴承进行喷吹，以使轴承表面的水分快速蒸发。在烘干过程中PLC的输出端同时对两个设备进行控制，既用来加热空气的电阻丝和用来控制是否喷气的汽缸阀门。在烘干步骤中加热器不能先于汽缸的动作而动作，不然电阻丝在持续加热过程中汽缸不动作，空气不流动，容易烧坏电阻丝。在整部清洗机的外部还有两个工作位以保证机器安全稳定的运行，这就是开关门机构和轴承的提升机构。开关门是为了在机器正常运行过程中避免水或清洗液的外溅和避免工作人员误操作带来的人身伤害。开关门由PLC进行控制，PLC的输出端控制单电控汽缸线圈以控制汽缸的进出气，带动门的开关。在系统正常运行为工作时，门应该是关闭的。而工作未结束工作时，门又能可靠的打开。在机器急停时，门无论是在打开状态还是在关闭状态都应该自动打开。提升机构的作用是在清洗的每个中断将轴承自动提升到门旁边，提升机构的动作同样由汽缸控制，固定行程的汽缸活塞可以将等待进入清洗机的轴承带到清洗机的门旁边，由轴承依靠重力滚落到脱脂位上去。PLC的外部输出节点直接对汽缸的电磁阀进行控制。

三、清洗的智能化管理

清洗的智能化管理是把手工清洗改为智能化清洗机清洗，由人工控制改为智能控制。由于原有轴承清洗效果不佳，轴承清洗工作由轴承清洗机承担，采用专用清洗剂，自动化程度较高，清洗效果显著提高。主要清洗过程为：用专用轴承安放箱安放轴承一清洗机粗洗脱脂一清洗机精洗一轴承吹扫一超声波洗涤一轴承清水冲洗一轴承脱水一轴承加热烘干一轴承自动进入检查台。整个过程均为自动控制，每道工序可按照工艺要求设定操作时间。技术及验收部门可根据实际情况进行质量抽查。通过现场实际使用，各项技术性能符合设计要求，设备操作简便，污油脂清理方便，降低了对环境的污染，减轻了工人劳动强度。该设备自动化程度高, 故障率低, 清洗效果较好, 能满足大批量轴承清洗的要求。但是该机占地面积较大, 清洗液的循环过滤有一些问题, 在此基础上改进的轴承清洗机采用两工位清洗, 结构紧凑占地面积小, 但增加了加温浸泡, 实现了预脱脂, 增加了系统压力, 改进了介质的循环方式, 使清洗效果更为理想, 更适于机务段使用。能够满足国内电力及内燃机车对轴承检修的清洗要求，完全可以替代原有旧的生产工艺和设备，具有实际推广价值。该设备与国内外同类产品相比，结构新颖，安装方便。这对于今后我国铁路机车检修后达到优良状态，杜绝行车事故发生，起到了很好的作用，产生了良好的社会效益

采用专用轴承清洗设备, 保证轴承清洗、检修的质量, 是机车车辆检修工作中必不可少的设备之一,开展对专用清洗设备的研究与开发必将对运输安全起着重要的作用。目前所研制的清洗机适应范围广,基本满足机车车辆大型轴承的清洗。与手工清洗方式相比, 提高了工作效率, 降低了工人的劳动强度,改善了工作环境, 从而实现安全文明生产, 社会效益明显。今后清洗设备的结构与清洗效果的关系, 清洗介质的选用及使用周期, 功率的合理使用, 清洁度的检验将是进一步研究的方向。

参考文献：

[1]邓福军，董晓红.PLC在货车轴承清洗机中的应用.沈阳航空工业学院学报[J]，2017，6

[2]刘国辉（1973～），非标设备及工厂工艺设计，2018