在列車運行壽命期間，Z大程度地減少轉(zhuǎn)向架的維護次數(shù)是降低生命周期成本的關(guān)鍵所在。 如果將維護間隔從4年延長到6年， 每臺轉(zhuǎn)向架的維護費用每年可節(jié)省3000歐元。
過去十多年來，列車輪對是妨礙維護間隔延長的一個主要限制因素。 目前，通過使用計算機控制的地下車床來消除磨平點和補償磨損，可將輪對的更換周期延長至150萬公里。
列車輪對的壽命受軸承影響。 理想狀況中，在保證充分潤滑的前提下，軸承內(nèi)的大部分部件（例如內(nèi)外圈、滾子及密封件）的使用壽命，保守計算都可超出輪對的兩倍。但事實上，迄今為止輪對軸承卻無法完全滿足延長輪對壽命的要求。 潤滑是問題的關(guān)鍵所在。 列車輪對軸承的潤滑脂壽命始終是延長轉(zhuǎn)向架維護間隔的薄弱環(huán)節(jié)。
潤滑脂是列車輪對軸承的重要組成部分，用于將軸承內(nèi)部的金屬表面彼此隔離，從而防止這些金屬表面發(fā)生磨損或腐蝕。 隨著時間的流逝，潤滑脂性能發(fā)生變化，潤滑脂中提供潤滑和保護的基礎(chǔ)油組分，會慢慢地從用于穩(wěn)定基礎(chǔ)油的增稠劑中淅出。 Z終，潤滑脂耗盡，必須更換。
標準火車軸承通常需要每行駛100萬公里后，進行一次維護和補充潤滑，期間需要將列車停運并卸下軸承。 因此輪對軸承成為輪對壽命延長主要的限制性因素。 對于運營商而言，軸承的定期維護成本高昂且非常不便，因此一直想方設(shè)法地進行避免。 但理想的情況是，軸承維護間隔需要與輪對壽命相匹配，使輪對更換和軸承維護可同時進行。
在進行了大量研發(fā)工作之后，斯凱孚的工程師們讓這一夢想成為了現(xiàn)實。 斯凱孚的Z新列車輪對軸承在進行維護之前可以運行170萬公里，從而使軸承維護計劃能夠與即使Z耐用的輪對更換計劃相匹配。 斯凱孚團隊通過關(guān)注影響軸承內(nèi)潤滑脂壽命的因素，實現(xiàn)了減少輪對軸承維護次數(shù)的目標。
該項研發(fā)工作從潤滑脂本身開始。 斯凱孚鐵路部門的高級應(yīng)用工程師Jan Babka解釋說：“為提高潤滑脂性能并延長其使用壽命，必須對基礎(chǔ)油從增稠劑中淅出的速度進行平衡”。 如果油脂淅出太快，潤滑脂很快就會耗盡，但是如果油脂淅出太慢，淅出的油將不足以隔離金屬表面”，為了找到Z適用于輪對軸承的潤滑脂，斯凱孚與列車行業(yè)領(lǐng)先的潤滑脂供應(yīng)商進行了密切合作。
有了一個良好的開端之后，斯凱孚團隊又研究了影響潤滑脂壽命的其他因素。 Babka解釋說， “影響潤滑脂壽命的因素有很多，包括溫度、轉(zhuǎn)速、軸承尺寸、清潔度、機械攪動、以及是否存在電流等。 對于列車輪對軸承而言，大多數(shù)特性取決于應(yīng)用本身，但我們可以對其中的三項施加影響，即：更平滑的表面、更低的運行溫度與更高的強度。”
更平滑的表面
即使軸承滾動面摸上去很光滑，它也不可能是平滑的。 表面粗糙度影響磨損和摩擦的程度。 降低磨損非常重要，因為任何掉入潤滑脂中的金屬顆粒都會加速潤滑脂氧化，從而縮短潤滑脂壽命。 降低表面粗糙度引起的摩擦也非常重要，因為摩擦會造成潤滑脂升溫，從而縮短潤滑脂壽命。 因此，斯凱孚對輪對軸承的表面精加工工藝進行了改良。
更低的運行溫度
為了控制潤滑脂溫度，斯凱孚必須利用其在滾動軸承設(shè)計方面的豐富經(jīng)驗。 Babka解釋說，“根據(jù)我們的經(jīng)驗，運行溫度每增加15°C，潤滑脂的使用壽命就會縮短一半。” “導(dǎo)致潤滑脂溫度升高的主要原因是軸承內(nèi)部的摩擦。“ 因此，找到一種既可以降低摩擦又不會對軸承本身的強度和運行壽命產(chǎn)生不利影響的方法是工程師面臨的一項重大挑戰(zhàn)。
斯凱孚的工程師給出的解決方案是，對軸承幾何形狀進行細微改變，以優(yōu)化滾子和滾道的接觸長度。 接觸長度很大時會提高軸承的承載能力，但同時也會增大摩擦，縮短潤滑脂壽命。 因此，關(guān)鍵是要找到適用于軸承及其工作條件的Z佳幾何形狀。 斯凱孚的測試證明，在正常運行工況下，典型的130x240圓錐滾子軸承單元可使?jié)L動摩擦減小30%，溫度降低10°C 。
更高的強度
為確保即使在潤滑脂使用壽命快要到期時（此時磨損可能會成為一個重大問題）軸承也不會失效，斯凱孚在制造軸承套圈時采用了其獲得專利的Xbite熱處理工藝。 利用Xbite熱處理工藝，可以獲得超強貝氏體鋼，其硬度與傳統(tǒng)的馬氏體鋼相同，但其耐磨損性能更好且疲勞壽命更長。 此外，貝氏體鋼還具有更高的耐磨性和更慢的裂紋擴展性能。
目前，斯凱孚現(xiàn)正在生產(chǎn)一系列普通尺寸的新型圓錐滾子軸承單元。 歐洲一家主要的鐵路運營商已經(jīng)將適用于運行速度為160-250 kph的列車的圓錐滾子軸承單元投入運行。 這是否就是列車輪對軸承技術(shù)研發(fā)的終點了呢？ Babka并不這么認為， 他表示，“170萬公里的運行距離是目前的行業(yè)要求，但是毫無疑問，SKF將會繼續(xù)探索延長部件壽命、降低維護需求的方法。 在其它鐵路應(yīng)用（例如牽引電機）中，我們已經(jīng)利用其他方法來延長潤滑脂的壽命，例如，通過使用混合陶瓷軸承。 盡管目前來看，該項技術(shù)對于大型軸承來說成本太高，但是從長遠的角度來看，我們非常有可能制造出維護周期長達300萬公里的軸承。”
瑞典斯凱孚
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