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我国铁路货车滚动轴承工程塑料保持架的研究

发布时间:2018-04-04 浏览次数:1194

  一、滚动轴承保持架的概述
  滚动轴承中的保持架起着多种作用,固定滚动体并保持彼此间合适的距离使其能正确的转动、引导滚动体从载荷区进入非载荷区以及衰减振动等,这就要求保持架具有足够的强度、韧性、耐磨损、耐腐蚀性能和应用可靠性。
  我国铁路货车前期装用的滚动轴承所采用的保持架,是采取冷冲压工艺的钢材质保持架,在实际运用中,轴承保持架的破损问题尤其突出。其产生断裂位置绝大多数在大挡边与窗梁的交接处,轴承保持架一旦断裂,将严重影响滚动轴承的正常旋转,以至引发“热轴”、“热切”等恶性行车事故。
  二、国外工程塑料保持架的应用情况
  1977年,德国铁路已经开始在圆锥滚子轴承上试验工程塑料保持架,80年代,欧洲许多国家均在试验室进行货车滚动轴承工程塑料保持架的研究工作,到上个世纪80年末期,装有工程塑料保持架的货车滚动轴承已经在欧洲铁路上进行运行试验。
  国外研究开发了货车专用滚动轴承工程塑料保持架,工程塑料保持架较钢材质保持架具有良好的耐磨性、耐腐蚀、自润滑、抗冲击性、质量小、成本低等品质,即使在无油状态,由于工程塑料保持架自润滑的特点,能够维持滚动轴承正常运转一段时间,提高了铁路货车滚动轴承运行的安全性,所以国外货车滚动轴承装用工程塑料保持架后,“热轴”事故大幅度降低,得到了成功的运用。
   三、国内工程塑料保持架的研究情况
  工程塑料保持架的应用已成为国内外铁路轴承的发展趋势,开展铁路货车滚动轴承工程塑料材质保持架研制工作极具迫切性和现实性。针对我国国产铁路货车滚动轴承原所用的是金属材质保持架在运行中曾发生横梁断裂故障,铁道科学研究院金属及化学研究所、四方车辆研究所、二七车辆厂隆长泰工程机械有限责任公司联合,对工程塑料材质保持架进行了的研究工作,四方车辆研究所对客车短圆柱滚子轴承用工程塑料材质保持架开展了研究工作,对材料、产品设计、模具、工艺和样件的理化、机械性能进行了试验研究,设计了我国铁路货车滚动轴承用工程塑料保持架,目前,我国铁路货车装用的滚动轴承已全部使用了工程塑料保持架。
   四、工程塑料保持架的机理
  工程塑料合金是指由两种及两种以上高分子材料构成的复合体系,实现不同高分子材料有利性能的结合,并派生出新的有用性能,以得满足实际需要的材料;工程塑料合金制备技术按形成的合金中不同高分子链之间是否有化学健分为两大类,即化学法和物理法。通常前者主要指嵌段共聚和接支共聚,后者主要指机械共混;随着高分子合金的发展,其制备方法已经很难单纯用化学法或物理法来描述,合金的制备过程常常同时伴有化学反应和物理变化,如互穿网络(IPN)技术、反应性增容技术等,甚至在Z简单的机械共混中也存在接支共聚和嵌段共聚等化学反应。
  高强增韧复合材料是依据工程塑料合金可获得有利性能结合的原理,针对铁路货车专用滚动轴承保持架实际性能的需求而设计。增韧尼龙在现场反映良好体现在弹性体增韧塑料的机理,橡胶增韧塑料后,对外来冲击能的耗散主要表现在形成银纹,有一定韧性的基体(如PC、PA)有高的裂纹引发能和低的裂纹增长能,因此具有过高的无缺口冲击强度和低的缺口冲击强度,这类聚合物经橡胶增韧后,对外来冲击能的耗散主要依赖于产生剪切屈服。可见,对热塑性聚合物的增韧,本质上在于提高材料的裂纹增长能。
  对于橡胶增韧PA66体系,冲击能主要消耗于产生断裂表面的表面能、银纹的表面能与屈服形变能,以及基体的屈服形变能,当对橡胶增韧PA66进行缺口冲击时,消耗于银纹的冲击能约占总冲击能的25%,消耗于基体屈服的冲击能占75%左右。对于本身具有一定韧性且经橡胶增韧的基体,冲击能的吸收主要表现在引起产生剪切屈服形变上。
  保持架的应用特点要求对材料抗冲击特性给予高度重视,所以,材料必须具有较高的冲击强度。
(来源:铁道车辆资源平台)
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