李振东

摘要：铁路货车滚动轴承保持架传统上采用低碳钢、铝合金或黄铜等金属材料经过机械加工而成，随着高性能工程塑料的发展，工程塑料保持架已广泛运用于轴承上。本文就从两种保持架在生产加工、自身重量、耐腐蚀性能、自润滑性、耐摩耗性、提高疲劳强度、安全性、方便组装易检修等方面进行比较，让综合性能更优的产品呈现在大家面前。

关键词：铁路货车滚动轴承；塑钢保持架；金属保持架；比较优势

1.生产加工：

①塑钢保持架原材料采用的是添加了25%玻璃纤维增强尼龙（也被称为玻纤强化尼龙66）的塑料颗粒，在一定工作温度下加热熔融后采用螺杆式注射器和注塑模具成型。注塑成型是热塑性塑料成型中应用最广泛的一种清洁加工方法，其具有生产周期短、能一次成型外形复杂、尺寸精确的塑料制品等特点，因此是一种既经济又先进的成型技术，生产过程清洁、安全、环保。

②最为常见的钢保持架是通过冲压模具和剪板机、冲床、车床等设备把低碳钢板加工成保持架，其生产工序一般包括：剪板、落料、初形、成形、冲工艺孔、冲窗孔、冲底孔、压坡、扩张、车边、光拭震动或热处理去应力、磷化等。剪板和冲压生产中噪声和危险性大，磷化过程中产生有污染的工业废水和废气，不利于员工职业健康和安全，也不利于环境保护。

③通过对比很容易看出前者加工工序简单，加工精度高对环境不造成污染对工人不产生伤害，在生产加工方面的优势显而易见。

2.自身重量：

塑钢保持架使用材料为塑料，其中为了增加强度和韧性添加了一定量的玻璃纤维。塑料的密度极低因此自身重量非常轻，一副352226X2-2RZ型轴承塑钢保持架的重量大约为160克左右，353130B型轴承塑钢保持架的重量大约为194克左右。

钢保持架采用的是3mm厚的低碳钢板，经冲、剪等繁杂工序而成形，钢材密度较塑料密度要大许多，一副钢保持架的重量约在一千二百克左右。

①160克～194克左右的塑钢保持架和一千多克的钢保持架相比重量优势不言而喻。由于材质轻，那么前者就拥有了更高的低惯性优势，有利于提高轴承高速运转性能。

3.耐腐蚀性能：

①塑钢保持架采用的是尼龙66，该材料为半透明或不透明的乳白色、结晶树脂，在较宽的温度范围内有较高的强度、韧性、刚性，耐蠕变、耐疲劳、耐磨、自润滑性能优良、耐油、耐脂类等有机溶剂。

②钢保持架对于脂类的抗腐蚀能力较弱，在复杂环境下，低碳钢抗氧化、耐高温能力差，常会出现锈蚀现象，降低保持架的强度和韧性，在受到强烈轨道冲击的情况之下，诱发隐藏缺陷可能会造成严重的安全事故。

③塑钢保持架耐油、耐水的特性，与钢保持架比较更有优势，能够有效延长轴承的使用寿命，降低使用成本。

4.自润滑性：

所谓自润滑性指的是，具有自润滑性能的高聚物材料，即用它作为摩擦偶件时不需外加润滑剂，在相对摩擦时能表现出低摩擦和低磨损性能的材料。具有自润滑性能的材料，一般称自润滑材料。

①塑钢保持架就具有良好的自润滑性和低摩擦系数。材料摩擦系数低，使轴承组件间保持极低的摩擦力，軸承发热和磨损保持最低水平；塑料的自润滑性使轴承在缺乏润滑剂的条件下，塑钢保持架也具有优异的运转性能，使轴承能继续工作一段时间也不会卡死，解决了钢保持架裂损引发的短时间热切轴问题。

②金属保持架无论钢、铝、铜都没有塑钢保持架这么好的自润滑性能，仅依靠轴承的润滑脂提供润滑保护，当高速运转时，轴承因漏脂导致油脂不足或是没油，轴承温度便急剧升高，发生因卡死造成的燃切轴事故。

③综上可见塑钢保持架的自润滑性能对于保证轴承高速环境下的安全运转起到了十分重要的保护作用。

5.耐摩耗性：

①塑钢保持架由于对滚动体的摩擦低于金属保持架对钢球的摩擦，因此不会产生促进润滑脂老化的钢铁磨耗粉末，减少了对内外圈滚道以及滚珠的磨损，可提高润滑脂寿命，有利于长期免维修。

②金属保持架由于自身硬度高，当轴承高速运转与滚子间相互摩擦后产生的细小粉末混合在润滑脂中，与滚珠及内外圈滚道面之间不断长时间滚压摩擦，将导致环形条纹、剥离、碾皮等严重轴承缺陷产生，大大降低轴承的使用寿命，提高车辆的维修成本，增大车辆在线路运行时的危险系数。

6.提高疲劳强度：

①当塑钢保持架的主材尼龙66中添加入玻璃纤维、增韧剂、增塑剂、热稳定剂后，其材料力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能、耐疲劳强度都有明显提高。具有下列特性：

⑴有力的保护保持架抵抗苛刻条件下的脆化和机械性能过早下降。

⑵在150℃下提供长期稳定性；

⑶在酸、碱性条件下极大地改善抗水解性能；

⑷非常有效的抵抗热的油、脂肪的腐蚀；

⑸在加工过程中有效的保护尼龙不降解；

⑹非常好的兼容性，耐萃取性优异。

②低碳钢材料保持架会因腐蚀介质以及工作温度的变化而产生疲劳源，从而降低其抗疲劳性能。如在腐蚀介质中工作，由于润滑脂使用过久会产生变质又或是冷热温差变化油脂中有凝结水形成，在保持架表面出现点蚀及表面晶界腐蚀形成的疲劳源。在应力作用以及重载或轨道冲击的作用下就逐步扩展导致断裂。

③塑钢保持架依靠其自身的耐腐蚀能力与耐温变能力在抗疲劳性能方面更优于后者。

7.安全性：

①塑钢保持架添加玻璃纤维增强后，机械强度和刚性提高2倍以上，耐磨性更好，热变形温度提高到240℃以上，长期使用温度可达到120℃，吸湿性和模塑收缩率大为下降，使之加工精度获得极大提升。使保持架具有了较高的强度、韧性，材料通过自身的微小变形，能够吸收外界的震动和冲击力量，减少了破损和裂损的发生概率。且自身具有的良好抗化学腐蚀性与自润滑性能能确保其长时间在润滑介质中工作，并且耐磨损维持滚动体长期稳定运转。加之温度适用性好，轴承运转过程中，保持架在较高温度环境中工作，还能保持高强度高韧性，避免了因热胀冷缩导致的轴承卡滞现象发生，从而有效降低热轴事故的发生，对于保障车辆安全平稳运行起到了十分重要的作用。

②钢保持架耐腐蚀性能低，当其表面出现点蚀会有疲劳源产生，在应力作用以及重载或轨道冲击的作用下就会逐步扩展导致断裂。其次，又因自身硬度高会增加与滚子接触面的摩擦系数，所产生的微小磨耗粉末混合在润滑脂内，在滚道面之间经反复的滚压，也会伤及滚子与内外圈滚道面，继而出现环形条纹、剥离、碾皮等严重缺陷，造成车辆运行事故发生。

③由上可见，塑钢保持架在安全性能方面比钢保持架更胜一筹。

8.方便组装易检修：

①塑钢保持架因具有高韧性换装新品更加方便，且在不损伤保持架的情况下仅在特定位子取出滚珠便可对内圈内滚道进行外观检查，更加直观的发现轴承零部件缺陷，对于轴承缺陷的及时发现有着重要意义。

②相对于塑钢保持架易换装易检修的优点，钢保持架劣势十分明显。后者在轴承一般检修过程中根本无法换装，一旦有问题只能交由制造厂家使用大型专用设备更换，并且无法将滚珠无损取出，内圈滚道面缺陷不能直观发现，这会给产品检修质量埋下重大安全隐患。

结 论：

综合上述8点展开的分析比较，可以看到塑钢材质都有着显著优势，货车轴承钢保持架被塑钢保持架完全取代是无可避免的。随着新材料、新工艺的不断发展创新，或许在不太久远的将来，更多的轴承附件甚至轴承本身都可能不再使用金属材料而是被重量更轻、强度更高、耐冲击力、耐腐蚀能力更强的新复合材料所取代。那时铁路车辆运行速度会更快、更平稳，生产制造效率大副提高维修成本降低，产生更多社会经济效益。

参考文献

[1]铁路货车轮轴技术概论

[2]金属材料的断裂与疲劳 北京：中国铁道出版社

[3]轴承工程塑料保持架的制造与应用 工程塑料应用编辑委员会

（作者单位：中车长江公司）