铁道车辆的车轴
铁路货车轮轴简介滚动轴承
铁路货车轮轴简介滚动轴承引言：在铁路运输中，轮轴是承载和传递车辆荷载并保证有效运行的关键组件之一、铁路货车轮轴通常采用滚动轴承来支撑和传递重荷。
本文将介绍铁路货车轮轴滚动轴承的基本原理、结构和应用。
一、滚动轴承的基本原理滚动轴承是一种常见的轴承类型，用于减少轴与轴承座之间的摩擦，并传递旋转运动。
它由内圈、外圈、滚动体和保持器构成。
滚动体可以是球、圆锥体或圆柱体。
内圈是安装于轴上的零件，外圈则固定在轴承座上。
滚动体在内圈和外圈之间滚动，以减少接触面积，从而减小摩擦力和磨损。
滚动轴承具有以下几个关键优点：1.承载能力：滚动轴承能够承受较大的径向和轴向荷载，适用于铁路货车的重负荷运输。
2.高转速：滚动轴承设计良好，可承受高速旋转运动，适用于高速铁路运输。
3.刚度和精度：滚动轴承具有一定的刚度和精确的定位能力，能够保持良好的稳定性和运行精度。
4.耐久性：滚动轴承经过工艺优化和材料选用，能够经受长期运行和恶劣环境的考验。
二、铁路货车轮轴滚动轴承结构1.双列球轴承：这种轴承由内圈、外圈、滚子和保持器组成。
内圈和外圈之间由滚子分隔，并沿着轴向排列。
它们能够承受径向和轴向荷载，并具有较高的刚度和精度。
此外，双列球轴承还具有良好的自调心能力，能够适应车轮与轨道之间的不对中和偏差。
2.圆锥滚子轴承：这种轴承由内圈、外圈、圆锥滚子和保持器构成。
相比于双列球轴承，圆锥滚子轴承具有更高的承载能力和刚度。
它能够承受较大的轴向荷载，并适应径向和轴向的负荷分布。
圆锥滚子轴承还具有良好的自调心能力，能够适应车轮与轨道之间的不对中和偏差。
三、铁路货车轮轴滚动轴承应用1.轴重承载：滚动轴承能够承受较大的轴重，适用于铁路货车的重荷载运输。
2.轮轴传动：滚动轴承通过滚动体的滚动运动，传递车辆的旋转力和运动能量，确保车轮和轴之间的稳定传动。
3.轴向定位：滚动轴承具有较高的刚度和精度，能够保证车轮轴的准确位置和稳定性，以确保铁路货车运行平稳。
第3章25t轴重铁路货车353130A(C)紧凑型轴承、RE2B型车轴及RE2B型轮对介绍2
保持架仅能在内圈上安装一次，如保持架从内
圈组件上退下，一律报废，不得重复使用。
25t轴重铁路与密封罩组装
用专用工装将油封压于
密封罩内，最大压装力不大 于30kN，不得施以锤击。 油封与密封罩接触部位应密贴，如压装后存在间
油封
隙，当连续或累计间隙长度大于全周的三分之一
塑料保持架
密封效果稳定
适应现有的检 修体制
353130A型滚动轴承结构三维组装图
25t轴重铁路货车353130A(C)紧凑型轴承介绍
第一道轴向迷宫
第一道径向迷宫
第二道径向迷宫
第二道轴向迷宫 第三道径向迷宫 第三道轴向迷宫 第四道轴向迷宫
迷宫式密封结构
25t轴重铁路货车353130A(C)紧凑型轴承介绍
时，宽度应不大于 0.3mm ； 当连续或累计间隙 长度不大于全周的三分之一时，宽度应不大于 0.5mm。
25t轴重铁路货车353130A紧凑型轴承介绍
1.7.2 内圈组件与外圈的组装
内圈组件在与外圈组装或调整轴向游隙需更
换中隔圈时，应双手水平持内圈组件轻放入外圈 或从外圈内轻取出来，防止磕碰伤保持架小端。 1.7.3 旋转灵活性 检查 将外圈套上内圈组件，用手转动进行正反两
个方向的旋转灵活性检查，应转动灵活、无阻尼
25t轴重铁路货车353130A(C)紧凑型轴承介绍
1.5 353130A紧凑型轴承标记 1.5.1 外圈 在外径沟槽上间隔机械打印“ 353130A 、制造 单位代号、制造年份后两位和月份、5位生产顺序 号（阿拉伯数字）”等字样。字高 3.5mm ，字迹 清晰。 1.5.2 内圈 在大端面上均布机械打印“353130X2-2RZ；制 造单位代号、制造年份后两位和月份”等字样。 字高3.5mm，字迹清晰。
铁路货车轮轴简介(二)车轴只是分享
一种方案，运装货车[2004]479号文件规定在新制中停用。
二、铁路货车车轴简介
RD2
B型
无卸荷槽，轴颈、防尘板座根部圆弧半径分别为R25mm、R30mm， R25mm，有限元分析计算过渡圆弧处最大局部应力值为177.366 MPa，比 A、C方案降低了7.6%。
的新制车轴单位而设计的过渡方案。与C型方案的区别是：轴颈卸荷槽处
的圆弧半径由R20mm修改为R25mm，轴颈卸荷槽的深度由0.20-0.10mm修 改为0.100.05mm，采用车削加工后滚压工艺。E型
是对B型方案车轴等级修的型式，无卸荷槽，图中的直径D有164.5mm和 164mm两种，取决于订购的砂轮尺寸；D型方案的车轴卸荷槽深度较小、 表面质量较好的情况下也可采用E型方案进行等级修。该方案采用成型磨 加工。
1977年修订车轴标准时，因轴承已定型，轴颈 规格不能改动，仅将该型车轴的轮座增大到 194mm，轴身增大到174mm，全加工。因当时 国内仍无成型磨削设备，故仍采用了轴颈根部有卸 荷槽的一种型式。
二、铁路货车车轴简介
RD2
修订TB450-83、GB/T12814-91和GB/T128142002时，虽仍受国内磨削设备限制，但考虑到今后 的技术进步，设计了2种有卸荷槽（A、C型）和1种 无卸荷槽（B型）的RD2型车轴方案 。
二、车 轴
★ 既有铁路货车车轴型号 ★铁路货车车轴发展历程及特点
二、铁路货车车轴简介
车轴型号
1. 既有铁路货车车轴型号（7种）
25t轴重（3种）：RE2B（主型）、RE2A、RE2 （旧轮规）。
21t轴重（3种）：RD2 （主型，旧轮规） 、 RD2Y 、RD3 （旧轮规） 。
铁路货车轮轴简介(二)车轴
二、铁路货车车轴简介
RD2
A型
在车轴轴颈和防尘板座根部均有深度为0.20-0.10 mm、圆弧半径为R20mm 的卸荷槽，有限元分析计算轴Байду номын сангаас卸荷槽最大局部应力值达191.971MPa，作 为最原始的一种方案，2004年12月23日运装货车[2004]479号文件规定在 新制和等级修中停用。
二、铁路货车车轴简介
二、铁路货车车轴简介
RD2
且不加工。 因轴颈尺寸公差、形位公差要求严格，必须采用 机加工和磨削加工，而我国70年代没有成型磨削设 备，不得已采用了轴颈根部卸荷槽的一种型式，形 成了标准迁就工艺的局面 。 1977年修订车轴标准时，因轴承已定型，轴颈 规格不能改动，仅将该型车轴的轮座增大到 194mm，轴身增大到174mm，全加工。因当时 国内仍无成型磨削设备，故仍采用了轴颈根部有卸 荷槽的一种型式。
二、铁路货车车轴简介 2.2.3 RE2B主要特点
RE2B
a） 采用EN13103：2001标准《铁路应用-轮对轴 箱-非动轴-设计方法》计算。
● ● ●
轴颈根部应力54.67MPa。 安全系数达到1.83。
与RE2A比较，轴颈根部应力降低14.0%，增加了 车轴安全裕量。
二、铁路货车车轴简介 b）采用有限元计算弯曲变形
RD2
C型
在轴颈根部有深度为0.20-0.10 mm、圆弧半径为R20mm的卸荷槽，有限元 分析计算最大局部应力值达191.971MPa，与A型的差别是防尘板座采用精 车加工完成，该部位取消了卸荷槽，圆弧半径为R30mm，也是最原始的 一种方案，运装货车[2004]479号文件规定在新制中停用。
二、铁路货车车轴简介
在载荷作用下各型车轴轴颈的变形(mm)
铁路货车轮轴简介(二)车轴
比较，轴颈根部应力降低14 14. 与RE2A比较，轴颈根部应力降低14.0%，增加了 车轴安全裕量。 车轴安全裕量。
二、铁路货车车轴简介 b）采用有限元计算弯曲变形 车轴轴端相对于轴颈根部 弯曲变形量0 682mm 弯曲变形量0.682mm 。 比较， ● 与 RE2A 比较 ， 轴颈弯曲 变形量下降了9 变形量下降了9.2%，进一 步降低了各件端面间的微 动磨损， 动磨损 ， 改善了轴承内部 各件的接触状态。 各件的接触状态。 轴颈根部取消了卸荷槽， c）轴颈根部取消了卸荷槽， 仅采用成型磨1 仅采用成型磨1种型式 d） 轴颈可以增加检修等级
二、铁路货车车轴简介
RD2
修订TB450-83、GB/T12814-91和GB/T12814修订TB450-83、GB/T12814-91和GB/T12814TB450 2002时 虽仍受国内磨削设备限制， 2002时，虽仍受国内磨削设备限制，但考虑到今后 的技术进步，设计了2种有卸荷槽（ 的技术进步，设计了2种有卸荷槽（A、C型）和1种 无卸荷槽（ 无卸荷槽（B型）的RD2型车轴方案 。 由于车轴轴颈表面发生损伤的数量逐步增加， 由于车轴轴颈表面发生损伤的数量逐步增加， 为做到物尽其用，铁道部于1993 1993年 为做到物尽其用，铁道部于1993年3月，决定开始 对轴颈及防尘板座有缺陷的车轴进行降等级加工， 对轴颈及防尘板座有缺陷的车轴进行降等级加工， 等级车轴分别为K1 K2两个等级 K1、 两个等级。 等级车轴分别为K1、K2两个等级。 为有效遏制车轴发生冷切事故， 为有效遏制车轴发生冷切事故，铁道部运输局 2003年 月决定从2003 2003年 日起报废K1 K1、 于2003年2月决定从2003年3月1日起报废K1、K2 等级车轴。 等级车轴。
铁道车辆车轴锻造及热处理技术
铁道车辆车轴锻造及热处理技术摘要：介绍了铁路车辆50钢车轴的锻造、热处理主要工艺流程，重点阐述了车轴在锻造与热处理工艺中所采用的技术及设备。
关键词：50LZ钢；车轴；锻造；热处理车轴是铁路车辆运行部门的重要组成部分，其质量状况与铁路运输安全直接相关。
自中国成立初期以来，铁路车辆一直使用40钢轴。
由于钢轴的疲劳强度低，其使用期限短，轴压缩部件容易产生横向裂纹，不能满足目前高列车速度和大体积的发展要求。
为满足铁路发展的需要，铁道部根据国内物资，生产设备和技术实力，指定LZ50轴钢（以下简称50钢）钢坯作为铁路提速车专用轴，并参考一些先进国家的车轴化学成分和技术。
在锻造过程中锻造需要钢坯，液压锻造和其他先进的锻造装置。
在50钢轴热处理过程中，需要两个正火和一个回火过程。
在我国某工厂轴生产项目的设计中，采用上述新技术，配备国内先进成熟的设备，积累了一定的经验，以改善未来的轴生产工艺。
一、50钢车轴锻造及热处理工艺流程车轴锻造工艺流程：轴坯锯切下料→轴坯加热→车轴锻造→车轴热矫直及打钢字→车轴锻后冷却→车轴锯切两头车轴热处理工艺流程：车轴一次正火加热→车轴一次空冷→车轴二次正火加热→车轴二次空冷→车轴回火→车轴回火后冷却→车轴铣端面及取样做金相和机械性能试验（对带试棒的车轴）二、车轴制造、检验和试验标准比较现在国内铁道客货车车轴一般采用TB/T2945-1999。
该标准等效使用AARM101-1990，其中规定了车轴钢化学成分、机械性能、微观组织、热处理方法、探伤验查、验收和记录等，还规定了二次正火和一次回火的热处理工艺。
EN13261-2010规定了EA1N、EA1T和EA4T3不同材质和工艺车轴的化学成分、机械性能、微观组织、疲劳性能、几何尺寸公差、超声波探伤、残余应力以及防护标记，并给出了检测方法。
其中，EA1N和EA1T材料成分相同，为碳素钢，EA4T为合金钢；EA1N进行正火处理，EA1T和EA4T进行淬火处理。
铁路货车轮轴技术简介
轮对组装标记： 轮对首次组装单位标记： 904 轮对首次组装时间：040515 轮对末次组装时间：120315 轮对末次组装单位：902 “++”标记：轮座上有深度大于 0.3mm且小于2.5mm的横裂纹经 旋除后再组装成轮对时 等级标记 ：D1
4 .RD2型车轴主要参数
● 商业运营速度：120km/h ● 轴重：21t (205.8kN) ● 全长：2146mm ● 载荷中心距：1956mm ● 轴肩距：1706mm ● 轴颈长度：220mm ● 载荷中心到轴颈根部距离：125mm ● 轴身长度：1228mm，突悬 ● 轴颈及防尘板座型式：4种
3.8 车轴轴端标记必须刻打清晰、准确，除规定刻打的标记外，
不得刻打其他任何标记。
车轴标记示意图
车轴制造标记： 轴号：79310 单位：183 材质：W（LZ50钢 ） 制造时间：0308 轴型：RD2 左：代表车轴方位 车轴钢冶炼熔炼号 :931128 车轴制造超声波穿透探伤检查钢印标记：“↑” 超声波穿透探伤工作者的责任钢印标记：“”
5 .RE2A型车轴主要参数
● 商业运营速度：120km/h ● 轴重：25t (245kN) ● 全长：2191mm ● 载荷中心距：1981mm ● 轴肩距：1731mm ● 轴颈长度：230mm ● 载荷中心到轴颈根部距离：125mm ● 轴身长度：1228mm，突悬 ● 轴颈及防尘板座型式：3种
3.3.6 车轴方位标记：“左”字标记，字体高7㎜。
3.3.7 车轴轴型标记：用字母及阿拉伯数字表示，“RF2 、 RE2B、RD2”等，字体高7㎜，角标高5㎜。
3.3.8 车轴制造超声波穿透探伤检查钢印标记：“↑”，高10 ㎜。
3.3.9 超声波穿透探伤工作者的责任钢印标记：“”，C字体 高5㎜，超探工作者编号1字体高3㎜，三角形框高8㎜，下 底宽10㎜。
铁路货车轮轴简介(二)车轴资料
二、铁路货车车轴简介
RD2
且不加工。 因轴颈尺寸公差、形位公差要求严格，必须采用 机加工和磨削加工，而我国70年代没有成型磨削设 备，不得已采用了轴颈根部卸荷槽的一种型式，形 成了标准迁就工艺的局面 。 1977年修订车轴标准时，因轴承已定型，轴颈 规格不能改动，仅将该型车轴的轮座增大到 194mm，轴身增大到174mm，全加工。因当时 国内仍无成型磨削设备，故仍采用了轴颈根部有卸 荷槽的一种型式。
二、铁路货车车轴简介
RD2
A型
在车轴轴颈和防尘板座根部均有深度为0.20-0.10 mm、圆弧半径为R20mm 的卸荷槽，有限元分析计算轴颈卸荷槽最大局部应力值达191.971MPa，作 为最原始的一种方案，2004年12月23日运装货车[2004]479号文件规定在 新制和等级修中停用。
二、铁路货车车轴简介
RD2
C型
在轴颈根部有深度为0.20-0.10 mm、圆弧半径为R20mm的卸荷槽，有限元 分析计算最大局部应力值达191.971MPa，与A型的差别是防尘板座采用精 车加工完成，该部位取消了卸荷槽，圆弧半径为R30mm，也是最原始的 一种方案，运装货车[2004]479号文件规定在新制中停用。
二、铁路货车车轴简介
二、铁路货车车轴简介
RD2
B 型 E 型 D 型 E 型
E型
是对B型方案车轴等级修的型式，无卸荷槽，图中的直径D有164.5mm和 164mm两种，取决于订购的砂轮尺寸；D型方案的车轴卸荷槽深度较小、 表面质量较好的情况下也可采用E型方案进行等级修。该方案采用成型磨 加工。
二、铁路货车车轴简介
RD2
B型
无卸荷槽，轴颈、防尘板座根部圆弧半径分别为R25mm、R30mm， R25mm，有限元分析计算过渡圆弧处最大局部应力值为177.366 MPa，比 A、C方案降低了7.6%。
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铁道车辆的车轴
车轴是轮对的主要配件，它除了车轮组成轮对外，两端还要与轴箱油润装置配合，保证车辆安全运行。
按其使用轴承的不同，车轴分为滑动轴承车轴和滚动轴承车轴。
目前，我国铁路货车轮对绝大部分都采用滚动轴承及滚动轴承车轴，但也有极少数车辆还在使用滑动轴承车轴及滑动轴承(一般为重载车辆所使用)。
一、车轴各部名称及功用
(一)滚动轴承车轴
滚动轴承车轴如图1-2所示。
图1-2 滚动轴承车轴
1－中心孔；2－轴端螺栓孔；3－轴颈；4－卸荷槽；5－轴颈后肩；6－防尘挡圈座
7－轮座前肩；8－轮座；9－轮座后肩；10－轴身；11－轴端倒角
1．中心孔：加工车轴和组装、加工轮对时机床顶针孔支点，并可以作为校对轴颈、车轮圆度的中心。
2．轴端螺栓孔：安装轴承前盖或压板，防止滚动轴承外移窜出，如图2-2(b)所示。
3．轴颈：安放轴承，承受垂直载荷。
4．卸荷槽：为磨削轴颈时便于砂轮退刀，起退刀槽的作用，可以减少轴承内圈组装后与此处相互间的接触应力，有利于提高此处的疲劳强度，如图2-2(c)所示。
5．轴颈后肩：轴颈与防尘挡圈座间的过渡圆弧，可防止应力集中。
6．防尘挡圈座：安装防尘挡圈并限制滚动轴承后移。
7．轮座前肩：防尘挡圈座与轮座之间的过渡圆弧，可防止应力集中。
8．轮座：固定车轮，是车轴的最大受力部分。
9．轮座后肩：轮座与轴身之间的过渡圆弧，可防止应力集中。
10．轴身：车轴中间连接部分。
11．轴端倒角：轴端部设有1:10的倒角，其作用是在压装滚动轴承时起引导作用。
(二)滑动轴承
滑动轴承车轴与滚动轴承车轴各部名称与功用基本相同，所不同的有以下几点：
1．增设轴领：主要是防止轴瓦外移。
2．轴颈：安装滑动轴承的轴瓦。
3．没有轴端螺栓孔。
4．没有卸荷槽。
二、货车车轴型号
铁道部在新修订的车轴形式尺寸标准(GB 12814-1991)中，规定我国铁路货车用标准型滚动轴承车轴有四种，即RB2、RC2、RD2、RE2型滚动轴承车轴；标准滑动轴承车轴中现在还存使用的有四种，即D、E、F、G型滑动轴承车轴。
滑动轴承现在主要用于重载车辆上，因此滑动轴承车轴都是大轴重车轴。
各型货车车轴的轴重、各部主要尺寸和车轴的基本尺寸如表1-1、表1-2、表1-3及图1-3所示。
表1-1
表1-2
表1-3
图1-3 RB2、Rc2、RD2、RE2型车轴
二、车轴材质
车轴采用优质碳素钢，如平炉钢或电炉钢钢锭或专门的车轴钢坯加热锻压成型，经过热处理（正火、或正火后再回火）和机械加工制成。
车轴钢的化学成分应符合表1-4的规定。
车轴热处理后，其机械性能应符合表1-5的规定。
在金相检查时，其晶粒度应为5～8级。
表1-4 车轴钢的化学成分（%）
表1-5 车轴钢机械性能
车轴钢钢种
抗拉强度σs （MPa ）
伸长率δ
5
（l=5d%）
冲击韧性（N ·m/cm 2
） 四个试样平均值 个别试样最
小值
不 小 于
40钢
≥549～569
22 59 39 >569～598 2l 49 34 >598
20
39
29
车轴钢钢种 车轴最大 σb
σs
δ5（δ4）
％ 断面收 冲击韧性（N ·m ／cm 2
） 直径（mm ） N ／mm 2
缩率ψ% 四个试样平均值
个别试样最
小值 50钢
≤200
≥605
≥344
≥22（20）
≥37
≥39
≥29
车轴钢
钢种 碳
锰
硅
磷
硫
铬
镍
铜
不 大 于 40钢 0.37～0.45 0.50～0.80 0.15～0.35 0.040 0.045 0.30 0.30 0.25 50钢
0.47～0.55
0.60～0.90
0.15～0.35
0.035
0.035
0.30
0.30
0.25
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