我國鐵路貨車滾動軸承工程塑料保持架的研究
2018-10-04 一、滾動軸承保持架的概述
滾動軸承中的保持架起著多種作用，固定滾動體并保持彼此間合適的距離使其能正確的轉(zhuǎn)動、引導滾動體從載荷區(qū)進入非載荷區(qū)以及衰減振動等，這就要求保持架具有足夠的強度、韌性、耐磨損、耐腐蝕性能和應用可靠性。
我國鐵路貨車前期裝用的滾動軸承所采用的保持架，是采取冷沖壓工藝的鋼材質(zhì)保持架，在實際運用中，軸承保持架的破損問題尤其突出。其產(chǎn)生斷裂位置絕大多數(shù)在大擋邊與窗梁的交接處，軸承保持架一旦斷裂，將嚴重影響滾動軸承的正常旋轉(zhuǎn)，以至引發(fā)“熱軸”、“熱切”等惡性行車事故。
二、國外工程塑料保持架的應用情況
1977年，德國鐵路已經(jīng)開始在圓錐滾子軸承上試驗工程塑料保持架，80年代，歐洲許多國家均在試驗室進行貨車滾動軸承工程塑料保持架的研究工作，到上個世紀80年末期，裝有工程塑料保持架的貨車滾動軸承已經(jīng)在歐洲鐵路上進行運行試驗。
國外研究開發(fā)了貨車專用滾動軸承工程塑料保持架，工程塑料保持架較鋼材質(zhì)保持架具有良好的耐磨性、耐腐蝕、自潤滑、抗沖擊性、質(zhì)量小、成本低等品質(zhì)，即使在無油狀態(tài)，由于工程塑料保持架自潤滑的特點，能夠維持滾動軸承正常運轉(zhuǎn)一段時間，提高了鐵路貨車滾動軸承運行的安全性，所以國外貨車滾動軸承裝用工程塑料保持架后，“熱軸”事故大幅度降低，得到了成功的運用。
三、國內(nèi)工程塑料保持架的研究情況
工程塑料保持架的應用已成為國內(nèi)外鐵路軸承的發(fā)展趨勢，開展鐵路貨車滾動軸承工程塑料材質(zhì)保持架研制工作迫切性和現(xiàn)實性。針對我國國產(chǎn)鐵路貨車滾動軸承原所用的是金屬材質(zhì)保持架在運行中曾發(fā)生橫梁斷裂故障，鐵道科學研究院金屬及化學研究所、四方車輛研究所、二七車輛廠隆長泰工程機械有限責任公司聯(lián)合，對工程塑料材質(zhì)保持架進行了的研究工作，四方車輛研究所對客車短圓柱滾子軸承用工程塑料材質(zhì)保持架開展了研究工作，對材料、產(chǎn)品設計、模具、工藝和樣件的理化、機械性能進行了試驗研究，設計了我國鐵路貨車滾動軸承用工程塑料保持架，目前，我國鐵路貨車裝用的滾動軸承已全部使用了工程塑料保持架。
四、工程塑料保持架的機理
工程塑料合金是指由兩種及兩種以上高分子材料構成的復合體系，實現(xiàn)不同高分子材料有利性能的結(jié)合，并派生出新的有用性能，以得滿足實際需要的材料；工程塑料合金制備技術按形成的合金中不同高分子鏈之間是否有化學健分為兩大類，即化學法和物理法。通常前者主要指嵌段共聚和接支共聚，后者主要指機械共混；隨著高分子合金的發(fā)展，其制備方法已經(jīng)很難單純用化學法或物理法來描述，合金的制備過程常常同時伴有化學反應和物理變化，如互穿網(wǎng)絡（IPN）技術、反應性增容技術等，甚至在的機械共混中也存在接支共聚和嵌段共聚等化學反應。
高強增韌復合材料是依據(jù)工程塑料合金可獲得有利性能結(jié)合的原理，針對鐵路貨車專用滾動軸承保持架實際性能的需求而設計。增韌尼龍在現(xiàn)場反映良好體現(xiàn)在彈性體增韌塑料的機理，橡膠增韌塑料后，對外來沖擊能的耗散主要表現(xiàn)在形成銀紋，有一定韌性的基體（如PC、PA）有高的裂紋引發(fā)能和低的裂紋增長能，因此具有過高的無缺口沖擊強度和低的缺口沖擊強度，這類聚合物經(jīng)橡膠增韌后，對外來沖擊能的耗散主要依賴于產(chǎn)生剪切屈服?？梢?，對熱塑性聚合物的增韌，本質(zhì)上在于提高材料的裂紋增長能。
對于橡膠增韌PA66體系，沖擊能主要消耗于產(chǎn)生斷裂表面的表面能、銀紋的表面能與屈服形變能，以及基體的屈服形變能，當對橡膠增韌PA66進行缺口沖擊時，消耗于銀紋的沖擊能約占總沖擊能的25%，消耗于基體屈服的沖擊能占75%左右。對于本身具有一定韌性且經(jīng)橡膠增韌的基體，沖擊能的吸收主要表現(xiàn)在引起產(chǎn)生剪切屈服形變上。
保持架的應用特點要求對材料抗沖擊特性給予高度重視，所以，材料必須具有較高的沖擊強度。
（來源：鐵道車輛資源平臺）
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