論我國重大技術(shù)裝備軸承的自主安全可控（2）——高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承

圖3 雙列圓柱滾子軸承的結構形式

Fig.3 Structure of double row cylindrical roller bearing

圖4 雙列圓錐滾子軸承的結構形式

Fig.4 Structure of double row tapered roller bearing

動(dòng)車(chē)組技術(shù)來(lái)源和進(jìn)口軸承的生產(chǎn)廠(chǎng)家見(jiàn)表3，各型動(dòng)車(chē)組軸箱軸承基本信息見(jiàn)表3，至2020年，全國鐵路擁有動(dòng)車(chē)組數量3918標準組，共31344輛。

表3 動(dòng)車(chē)組技術(shù)來(lái)源和進(jìn)口軸承的生產(chǎn)廠(chǎng)家

Tab.3 Technology sources of EMUs and manufacturers of imported bearings

2.2 技術(shù)指標和關(guān)鍵技術(shù)

高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的技術(shù)指標見(jiàn)表4，其關(guān)鍵技術(shù)如下。

2.2.1 軸承產(chǎn)品的仿真分析和數字化設計

采集并編制高速動(dòng)車(chē)組軸承載荷譜，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，產(chǎn)品數字化建模，產(chǎn)品整體結構優(yōu)化設計和微觀(guān)結構優(yōu)化設計(包括滾動(dòng)體和滾道凸度修形，滾動(dòng)體球基面與擋邊接觸狀態(tài)，各工作表面硬度和粗糙度匹配等)。

2.2.2 軸承鋼材的研發(fā)和制備

制訂高速動(dòng)車(chē)組軸承鋼材標準并按標準研發(fā)、制備高速動(dòng)車(chē)組軸承鋼材，提高對夾雜物和碳化物的含量、大小、形狀、分布狀況的控制水平。

2.2.3 軸承滾子的研發(fā)和制備

研發(fā)配套高精度圓錐滾子和圓柱滾子的先進(jìn)制造工藝和數字化裝備并形成生產(chǎn)能力。滾子圓度誤差、基準端面圓跳動(dòng)、基準端面圓R值散差、規值批直徑變動(dòng)量、規值批圓錐角變動(dòng)量(僅圓錐滾子)、滾動(dòng)表面粗糙度、基準端面粗糙度達到設計要求且有較大的精度儲備。

2.2.4 軸承保持架的研發(fā)和制備

建立保持架穩態(tài)分析模型和動(dòng)力學(xué)分析模型，建立保持架運動(dòng)方程和碰撞、沖擊振動(dòng)方程，研究保持架設計參數對其轉動(dòng)慣量、運動(dòng)軌跡、運動(dòng)穩定性、碰撞和沖擊振動(dòng)響應的影響規律。通過(guò)以上分析確定合理的設計參數，以保證保持架運動(dòng)穩定性和抗沖擊能力。

從力學(xué)性能、抗沖擊強度、吸水性、熔點(diǎn)、尺寸穩定性等方面進(jìn)行工程塑料保持架的材料應用技術(shù)研究；制訂指導工程塑料保持架生產(chǎn)、檢驗、驗收及使用的規范和標準，形成工程塑料保持架的生產(chǎn)能力。

2.2.5 軸承密封件的研發(fā)和制備

從拉伸強度、拉斷伸長(cháng)率、熱空氣老化性能、硬度變化率、壓縮永久變形量、油脂相容性、尺寸穩定性等方面研究密封件原料橡膠的配方、膠料制造工藝。

研發(fā)設計低摩擦力矩、防水防塵防漏脂、低溫升、利于潤滑脂循環(huán)潤滑的密封結構；同時(shí)研究橡膠的硫化粘接技術(shù)與金屬表面處理技術(shù)，保證橡膠與金屬的粘接質(zhì)量，提高密封件的使用壽命。

制訂指導密封件生產(chǎn)、檢驗、驗收及使用的規范和標準，形成密封件的生產(chǎn)能力。

2.2.6 軸承潤滑脂的研發(fā)和制備

在摩擦學(xué)研究的基礎上，研究軸承潤滑狀態(tài)、油膜厚度、接觸區域演化、摩擦磨損的動(dòng)態(tài)發(fā)展行為規律，研發(fā)適用于高速動(dòng)車(chē)組軸承的高效潤滑脂，保證軸承安全運行的潤滑條件。

形成高效潤滑脂生產(chǎn)、檢測和應用的技術(shù)規范。完成軸承潤滑狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)的研發(fā)。形成高效潤滑脂的生產(chǎn)能力。

2.2.7 組建示范生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行軸承樣品試制

組建示范生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)足夠數量的用于檢驗、檢測、臺架試驗和裝車(chē)試驗的樣品。

2.2.8 軸承臺架試驗

制訂耐久性試驗、防水密封試驗、防塵密封試驗和綜合性能試驗規范并進(jìn)行相應的性能試驗。

2.2.9 軸承產(chǎn)品標準制訂

大力推動(dòng)和積極參與有關(guān)高速動(dòng)車(chē)組軸承的鐵路行業(yè)標準的制訂。

2.2.10 軸承裝車(chē)試驗和應用

由國鐵集團按其制訂的試驗規范進(jìn)行裝車(chē)試驗，并實(shí)現產(chǎn)業(yè)化應用。

2.3 市場(chǎng)分析

我國歷年高速動(dòng)車(chē)組的生產(chǎn)數量見(jiàn)表4。預計今后若干年內，全國每年新造高速動(dòng)車(chē)組300標準列左右，每標準列8輛，每輛裝用8套軸箱軸承，則需軸箱軸承8×8×300=19200(套)。每年需大修同樣數量的車(chē)輛，即需換裝新軸承19200套。則每年的軸箱軸承需求量為38400套，每套國產(chǎn)軸承按6000元計算，銷(xiāo)售額約23040萬(wàn)元。

表4 我國高速動(dòng)車(chē)組生產(chǎn)數量

Tab.4 Production number of high-speed EMUs in China

2.4 政策支持

高速鐵路是戰略性新興產(chǎn)業(yè)，是制造強國戰略的重點(diǎn)領(lǐng)域。國產(chǎn)高速動(dòng)車(chē)組及配套軸承的開(kāi)發(fā)應用引起了國家有關(guān)部委的高度重視和社會(huì )各界的廣泛關(guān)注。十多年來(lái)，國家有關(guān)部委實(shí)施了一系列支持國產(chǎn)高速動(dòng)車(chē)組軸承開(kāi)發(fā)應用的政策項目，見(jiàn)表5(據不完全統計，這些項目核定總投資近19億元)。

表5 支持國產(chǎn)高速動(dòng)車(chē)組軸承開(kāi)發(fā)應用的政策項目

Tab.5  Policy projects implemented to support development and application of bearings for domestic high-speed EMUs

2.5 高速動(dòng)車(chē)組軸承自主化

由于國鐵集團對高鐵軸承國產(chǎn)化持慎重態(tài)度，軸承行業(yè)雖以“十年磨一劍”精神開(kāi)發(fā)高鐵軸承，至今仍未達到國產(chǎn)化應用，但我們仍要鍥而不舍，繼續推進(jìn)高鐵軸承自主化進(jìn)程。

（參考文獻略）

來(lái)源：《軸承》2022年1期（節選）

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