——論我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化取得的成果和尚需解決的問(wèn)題

作者：何加群

我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組列車(chē)已國(guó)產(chǎn)化，但其軸箱軸承仍全部依賴(lài)進(jìn)口。高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化已成為國(guó)家重視、社會(huì)關(guān)注的國(guó)之大者。自2007年以來(lái)，國(guó)家有關(guān)部委，特別是國(guó)鐵集團(tuán)（原中國(guó)鐵路總公司）組織實(shí)施了一系列高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的研發(fā)和創(chuàng)新項(xiàng)目，不斷推進(jìn)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化的進(jìn)程，已經(jīng)取得了一系列重要成果，我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化初見(jiàn)曙光。但是，還有一些問(wèn)題有待解決。本文就此作一簡(jiǎn)要論述。

一、我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化取得重要進(jìn)展

（一）高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用的準(zhǔn)入程序

高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承作為一種安全性要求很高的產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用須經(jīng)過(guò)兩項(xiàng)程序：科研程序和認(rèn)證程序。

1、科研程序

按鐵總科技[2014]68號(hào)文《中國(guó)鐵路總公司科技成果評(píng)價(jià)管理辦法》的規(guī)定進(jìn)行（近年，對(duì)其中試用考核加嚴(yán)了要求）。

（1）立項(xiàng)：由國(guó)鐵集團(tuán)科信部正式立項(xiàng)。

（2）技術(shù)方案評(píng)審：對(duì)經(jīng)過(guò)充分研發(fā)形成的技術(shù)方案（設(shè)計(jì)圖紙）、技術(shù)條件（標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行評(píng)審。

（3）試用（試驗(yàn)）評(píng)審：對(duì)通過(guò)技術(shù)方案評(píng)審后試制的樣品進(jìn)行尺寸檢測(cè)、理化檢驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)（包括80萬(wàn)公里耐久性試驗(yàn)），對(duì)各項(xiàng)檢測(cè)和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)審。

（4）試用考核：對(duì)通過(guò)試用評(píng)審的產(chǎn)品，在非載客的高速動(dòng)車(chē)組綜合檢測(cè)車(chē)上進(jìn)行運(yùn)行試用考核。

（5）技術(shù)評(píng)審：通過(guò)試用考核后，進(jìn)行技術(shù)評(píng)審。

2、認(rèn)證程序

通過(guò)科研程序的技術(shù)評(píng)審后，可進(jìn)入產(chǎn)品認(rèn)證程序（CRCC認(rèn)證程序）。

認(rèn)證程序按鐵總科技[2014]135號(hào)文《中國(guó)鐵路總公司鐵路專(zhuān)用產(chǎn)品認(rèn)證管理辦法》進(jìn)行。

（1）對(duì)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行檢查。

（2）由具備計(jì)量認(rèn)證（CMA）資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品進(jìn)行抽樣檢測(cè)試驗(yàn)。

（3）專(zhuān)家綜合評(píng)價(jià)。

綜合評(píng)價(jià)通過(guò)后發(fā)放鐵路產(chǎn)品認(rèn)證證書(shū)，產(chǎn)品裝車(chē)應(yīng)用方正式準(zhǔn)入。

（二）我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化邁出重要的步伐

2016年，國(guó)鐵集團(tuán)啟動(dòng)了由中國(guó)鐵道科學(xué)研究院牽頭實(shí)施的“高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承關(guān)鍵技術(shù)研究”重大專(zhuān)項(xiàng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“重大專(zhuān)項(xiàng)”），洛軸、瓦軸、洛軸所（后改為中浙高鐵）、河科大、四方所、興澄鋼廠、撫順?shù)搹S、中石化天津潤(rùn)滑油、隆軒橡塑、南京利德東方等17個(gè)單位為項(xiàng)目組成員單位。

自2016年起，重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目組充分運(yùn)用自2007年以來(lái)國(guó)家有關(guān)部委組織實(shí)施的十幾項(xiàng)有關(guān)高鐵軸承的研發(fā)和創(chuàng)新項(xiàng)目的成果，對(duì)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了全面的研究和相應(yīng)的型式試驗(yàn)。進(jìn)行了時(shí)速250公里復(fù)興號(hào)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的仿真設(shè)計(jì)、樣品試制。并應(yīng)用鐵科院新近引進(jìn)的世界一流的試驗(yàn)機(jī)對(duì)洛軸、瓦軸試制的時(shí)速250公里復(fù)興號(hào)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承進(jìn)行耐久性試驗(yàn)。2018年9月，順利通過(guò)了80萬(wàn)公里耐久性試驗(yàn)考核。同時(shí)，對(duì)時(shí)速350公里復(fù)興號(hào)，時(shí)速250公里、350公里和諧號(hào)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承進(jìn)行了研發(fā)。

重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目組的工作，為我國(guó)自主化高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承進(jìn)入裝車(chē)應(yīng)用的準(zhǔn)入程序（科研程序、認(rèn)證程序）打下了良好的基礎(chǔ)。

2022年1月5日，國(guó)鐵集團(tuán)科信部組織召開(kāi)了對(duì)重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目組組織研發(fā)的時(shí)速250公里CR300復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組自主化軸箱軸承的試用評(píng)審會(huì)，時(shí)速250公里、350公里的CR400復(fù)興號(hào)和CRH2A、CRH380A、CRH380B和諧號(hào)動(dòng)車(chē)組自主化軸箱軸承的技術(shù)方案評(píng)審會(huì)。

會(huì)上，洛軸、瓦軸研制的時(shí)速250公里CR300復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組軸箱軸承通過(guò)了專(zhuān)家委員會(huì)的試用評(píng)審。鐵科院金化所的“動(dòng)車(chē)組軸箱軸承總體技術(shù)方案”、洛軸的“CR400動(dòng)車(chē)組軸箱軸承技術(shù)方案”、瓦軸的“CRH2A、CRH380A 動(dòng)車(chē)組軸箱軸承技術(shù)方案”和中浙高鐵的“CRH380B動(dòng)車(chē)組軸箱軸承技術(shù)方案”通過(guò)了專(zhuān)家委員會(huì)的技術(shù)方案評(píng)審，此后，可以按技術(shù)方案進(jìn)行樣品試制，樣品試制出來(lái)后進(jìn)行各項(xiàng)檢測(cè)試驗(yàn)和80萬(wàn)公里耐久性臺(tái)架試驗(yàn)，各項(xiàng)檢測(cè)和試驗(yàn)通過(guò)后可進(jìn)行試用評(píng)審。通過(guò)試用評(píng)審后，即可在綜合檢測(cè)車(chē)上裝車(chē)試用考核。

在本次會(huì)議上，國(guó)鐵集團(tuán)科信部作出了自主化高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承在高速動(dòng)車(chē)組綜合檢測(cè)車(chē)上裝車(chē)試用考核周期的新規(guī)定。新規(guī)定將大大縮短裝車(chē)試用考核時(shí)間，加快高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化的進(jìn)程。

二、我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化取得的成果

（一）研發(fā)和創(chuàng)新成果

1、技術(shù)上的突破

（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)

我國(guó)鐵路運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，東西南北環(huán)境差異大，濕熱（北京-廣州）、低溫（哈爾濱-大連）、風(fēng)沙（蘭州-烏魯木齊）環(huán)境對(duì)高鐵車(chē)輛提出更高的要求，也使得作為 鐵路車(chē)輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)核心部件—軸承的服役條件變得尤為苛刻。

國(guó)內(nèi)有關(guān)企業(yè)采集并編制了符合我國(guó)國(guó)情和高鐵實(shí)際運(yùn)行工況的高速動(dòng)車(chē)組軸承載荷譜，參考進(jìn)口軸承應(yīng)用情況的分析資料和進(jìn)口軸承在我國(guó)高鐵使用中發(fā)生故障的軸承的失效模式的分析結(jié)果，開(kāi)展靜力學(xué)仿真分析、產(chǎn)品數(shù)字化建模；采取正向設(shè)計(jì)與逆向設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式，進(jìn)行產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和微觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括套圈和滾動(dòng)體工作表面凸度修型、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，以最大限度地降低應(yīng)力集中，減少高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

（2）鋼材

研發(fā)了制造高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承內(nèi)外圈的滲碳軸承鋼DZC1，其技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)于GB/T3203-2016《滲碳軸承鋼》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。研發(fā)了制造高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承滾子的高碳鉻軸承鋼DZC2，其技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)于GB/T18254-2016《高碳鉻軸承鋼》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。

（3）保持架

研制了采用25%玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺66制造的保持架，具有強(qiáng)度高、抗沖擊、摩擦系數(shù)低、自潤(rùn)滑、安全應(yīng)急性能良好的特點(diǎn)。保持架材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度、玻璃纖維含量、密度、熔點(diǎn)、紅外光譜、外觀及顏色均達(dá)到優(yōu)質(zhì)指標(biāo)。

成品保持架的彎曲斷裂力、窗孔拉伸斷裂力、水含量及保持架外部尺寸和外觀、內(nèi)部質(zhì)量、徑向游動(dòng)量、旋轉(zhuǎn)靈活性力求最優(yōu)化。進(jìn)行了保持架的力學(xué)性能和疲勞性能的型式試驗(yàn)。

（4）密封組成

研制了丁腈橡膠、鋼骨架的密封組成。開(kāi)發(fā)了密封粘接性能良好、高低溫下性能穩(wěn)定的制造密封組成的膠料。膠料的硬度、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率、密度、撕裂強(qiáng)度、壓縮永久變形、回彈性、低溫回縮溫度、熱空氣老化性能、耐使用潤(rùn)滑脂介質(zhì)性能均達(dá)到優(yōu)質(zhì)技術(shù)性能指標(biāo)。

研發(fā)設(shè)計(jì)了低摩擦力矩、防水防塵防漏脂、低溫升、利于潤(rùn)滑脂循環(huán)潤(rùn)滑的密封結(jié)構(gòu)。同時(shí)，研究了橡膠的硫化粘接技術(shù)和金屬表面處理技術(shù)，保證了橡膠與金屬的粘接質(zhì)量，提高密封件的使用壽命。進(jìn)行了研制的密封組成的防粉塵、密封材料性能、密封組成耐久性、密封組成噴泥水、密封組成高低溫扭矩等型式試驗(yàn)。

（5）潤(rùn)滑脂

在摩擦學(xué)研究的基礎(chǔ)上，研究了軸承潤(rùn)滑狀態(tài)、油膜厚度、接觸區(qū)域演化、摩擦磨損的動(dòng)態(tài)行為規(guī)律，研發(fā)了適用于高速動(dòng)車(chē)組軸承的高效潤(rùn)滑脂，提供了保證軸承安全運(yùn)行的潤(rùn)滑條件。研發(fā)的潤(rùn)滑脂兼具高低溫性能，綜合性能良好。采用了多組分稠化劑、復(fù)配基礎(chǔ)油及多效添加劑。

研制的潤(rùn)滑脂的工作錐入度、滴點(diǎn)、腐蝕及防腐蝕、鋼網(wǎng)分油、水分、蒸發(fā)量、水淋流失量、相似粘度、極壓性能、抗磨性能、氧化安定性、滾筒安定性、雜質(zhì)含量、橡膠相容性、基礎(chǔ)油黏度、基礎(chǔ)油苯胺點(diǎn)、基礎(chǔ)油凝點(diǎn)等技術(shù)要求力求最優(yōu)化。進(jìn)行了潤(rùn)滑脂的機(jī)械穩(wěn)定性、臺(tái)架熱性能、加速老化耐久性、FAG FE8抗磨性能、FAG FE9臺(tái)架壽命、低溫性能、常規(guī)理化性能等型式試驗(yàn)。

（6）臺(tái)架試驗(yàn)

設(shè)計(jì)制造了高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承耐久性試驗(yàn)臺(tái)、防水密封試驗(yàn)臺(tái)、防塵密封試驗(yàn)臺(tái)和綜合性能試驗(yàn)臺(tái)，編制了相應(yīng)的試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范，按規(guī)范對(duì)試制的高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承樣品進(jìn)行了耐久性試驗(yàn)、防水密封試驗(yàn)、防塵密封試驗(yàn)和綜合性能試驗(yàn)。近年來(lái)我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承耐久性臺(tái)架試驗(yàn)情況見(jiàn)表1。

（7）示范生產(chǎn)線(xiàn)

洛軸、瓦軸、中浙高鐵投資近5億元，組建了高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承示范生產(chǎn)線(xiàn)。生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)能力已超過(guò)國(guó)內(nèi)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的需求量。示范生產(chǎn)線(xiàn)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。關(guān)鍵工序采用了國(guó)際上最先進(jìn)的設(shè)備，如意大利NOVA公司的套圈磨加工設(shè)備、德國(guó)默德?tīng)柟�司的滾子外圓磨加工設(shè)備、日本西部公司的滾子球基面磨床等。

2、產(chǎn)品水平

試制的自主化高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承為自密封雙列圓錐滾子軸承。（如圖1）

由于以上技術(shù)上的突破，試制的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平：

•精度P4級(jí)

•軸重≧18t

•極限轉(zhuǎn)速3000r/min

•徑向載荷86kN

•溫升﹤80℃

•運(yùn)行環(huán)境溫度-40℃~+40℃

•使用壽命290萬(wàn)公里，免維護(hù)周期不低于145萬(wàn)公里。

三、我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化尚需解決的問(wèn)題

（一）設(shè)計(jì)和分析

瑞典SKF、德國(guó)FAG、日本NSK、NTN均在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行正向設(shè)計(jì)。我國(guó)企業(yè)是在靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，正向設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)相結(jié)合，進(jìn)行高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中很大程度依據(jù)對(duì)國(guó)外軸承在我國(guó)應(yīng)用情況的分析，和對(duì)國(guó)外軸承在我國(guó)高鐵應(yīng)用中出現(xiàn)故障的軸承的失效形式的分析。設(shè)計(jì)的軸承成品可以做到“形似”，尚不能完全做到“神似”。雖然對(duì)成套軸承和套圈、滾子、保持架的�� 構(gòu)進(jìn)行了研究，但對(duì)bm值的確定、套圈和滾子工作面凸度修型和應(yīng)力的關(guān)系、保持架的動(dòng)態(tài)性能等，均未作深入研究。

額定動(dòng)載荷和額定壽命計(jì)算中的bm系數(shù)，直接影響軸承基本額定載荷Cr、Ca的計(jì)算值，從而對(duì)軸承基本額定壽命L10的計(jì)算值產(chǎn)生很大的影響。GB/T6391-2001/ISO281:2007《滾動(dòng)軸承額定動(dòng)載荷和額定壽命》中規(guī)定：“bm為當(dāng)代常用優(yōu)質(zhì)淬硬鋼軸承和良好加工方法的額定系數(shù)，該值隨軸承類(lèi)型和設(shè)計(jì)不同而異。”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，球軸承bm=1.1-1.3，滾子軸承bm=1-1.15。這個(gè)系數(shù)與鋼材品質(zhì)有很大關(guān)系，在當(dāng)今已研發(fā)應(yīng)用高等級(jí)軸承鋼，如GB/T18254-2016規(guī)定的特級(jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼、GB/T38885-2020規(guī)定的超高潔凈軸承鋼，還有正在研發(fā)的高氮馬氏體不銹鋼等的情況下，GB/T6391規(guī)定的bm系數(shù)取值需要調(diào)整�，F(xiàn)在，對(duì)bm取值存在缺乏科學(xué)性的任意性。去年，鑒定一個(gè)企業(yè)的科技成果項(xiàng)目，一位資深專(zhuān)家問(wèn)：“你們bm值取多少？”回答：“1.5”，資深專(zhuān)家又問(wèn)：“取bm=1.5的依據(jù)是什么？”回答不上來(lái)。說(shuō)明這個(gè)項(xiàng)目bm值是任意取的。這個(gè)問(wèn)題具有普遍性。在高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的額定動(dòng)載荷和額定壽命計(jì)算中也存在這個(gè)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的解決，需要我們與研制軸承鋼的排頭兵企業(yè)一起，經(jīng)過(guò)充分的試驗(yàn)、驗(yàn)證，根據(jù)應(yīng)用鋼材的種類(lèi)、冶煉方法、質(zhì)量等級(jí)確定科學(xué)的bm取值和取值方法，以科學(xué)地進(jìn)行bm取值。

高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的工作表面，包括內(nèi)外套圈滾道、滾子工作表面的凸度修型，似乎是已解決的向題，其實(shí)不然�，F(xiàn)在業(yè)界公認(rèn)的最佳型面是對(duì)數(shù)曲線(xiàn)凸度型面。對(duì)數(shù)曲線(xiàn)型面的設(shè)計(jì)似乎不太復(fù)雜，但如何通過(guò)磨加工、超精加工，精確加工出符合設(shè)計(jì)的對(duì)數(shù)曲線(xiàn)型面，如何精確檢測(cè)加工出的型面是否符合設(shè)計(jì)的對(duì)數(shù)曲線(xiàn)型面，這是需要解決、而目前沒(méi)有解決的問(wèn)題。而最大的問(wèn)題是凸度值應(yīng)該取多大，凸度位置應(yīng)如何配置，是一個(gè)現(xiàn)在還沒(méi)有完全解決的問(wèn)題。凸度的位置和大小，不可以任意選定，應(yīng)構(gòu)建載荷譜，按載荷的性質(zhì)、大小、分布，數(shù)字化建模，分析計(jì)算，從而得出凸度正確的坐標(biāo)和大小數(shù)值。這項(xiàng)工作希望在這方面造詣很深的專(zhuān)家和企業(yè)家，充足發(fā)力，加以解決。

應(yīng)建立保持架穩(wěn)態(tài)分析模型和動(dòng)力學(xué)分析模型，建立保持架運(yùn)動(dòng)方程和碰撞、沖擊振動(dòng)方程，研究保持架設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、碰撞和沖擊振動(dòng)響應(yīng)的影響的規(guī)律。通過(guò)以上分析研究，確定合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，以保證保持架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和抗沖擊能力。

（二）研發(fā)成果的系統(tǒng)集成

自2007年以來(lái)，高鐵軸承的開(kāi)發(fā)實(shí)施了國(guó)家不同部門(mén)下達(dá)的十幾個(gè)重大研發(fā)和創(chuàng)新項(xiàng)目。這些項(xiàng)目是國(guó)家不同部門(mén)、在不同時(shí)期組織實(shí)施的。不同部門(mén)之間、同一部門(mén)不同時(shí)期實(shí)施的項(xiàng)目之間，未經(jīng)過(guò)很好協(xié)調(diào)。實(shí)施項(xiàng)目的企業(yè)間，包括軸承企業(yè)間、軸承企業(yè)和高鐵軸承用戶(hù)間，都缺少交流和溝通，各自的研發(fā)成果碎片化，缺乏系統(tǒng)集成。國(guó)鐵集團(tuán)“高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承關(guān)鍵技術(shù)研究”重大專(zhuān)項(xiàng)和中國(guó)工程院“高速鐵路軸承自主化途徑研究”咨詢(xún)研究項(xiàng)目已對(duì)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的研發(fā)成果的系統(tǒng)集成進(jìn)行了卓有成效的探索。希望與軸承有關(guān)的大學(xué)和作為軸承行業(yè)原創(chuàng)技術(shù)策源地的軸承領(lǐng)航企業(yè)，在碎片化的研發(fā)成果的進(jìn)一步系統(tǒng)集成和再創(chuàng)新上充足發(fā)力。

（三）應(yīng)用鋼材的研究

跨國(guó)軸承公司研發(fā)應(yīng)用了制造高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的專(zhuān)用鋼材和相應(yīng)的熱處理工藝。

對(duì)于高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承套圈，SKF前期采用SKF3（相當(dāng)于GCr15）高碳鉻軸承鋼，整體馬氏體淬火+相應(yīng)的高溫回火。近年開(kāi)發(fā)了專(zhuān)利貝氏體淬火鋼XbiteⅡ及相應(yīng)的貝氏體淬火工藝；FAG采用100Cr6（相當(dāng)于GCr15）高碳鉻軸承鋼，貝氏體淬火；NTN和NSK采用SNCM420（相當(dāng)于G20CrNi2Mo）滲碳鋼，滲碳+淬火。

對(duì)于高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承滾子，SKF采用SKF3高碳鉻軸承鋼，馬氏體淬回火，較高的淬火溫度，較低的回火溫度；FAG采用100Cr6高碳鉻軸承鋼，馬氏體淬回火，正常的淬火溫度，較高的回火溫度；NTN和NSK采用SUJ2（相當(dāng)于GCr15）高碳鉻軸承鋼，馬氏體淬回火，正常的淬火溫度，較高的回火溫度。

我國(guó)企業(yè)對(duì)制造高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的鋼材和熱處理未作深入研究，對(duì)跨國(guó)軸承公司采用不同的鋼材，不同的熱處理工藝的機(jī)理并未真正掌握。

制造高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承內(nèi)外圈的鋼材，歐系（SKF、FAG）軸承采用高碳鉻軸承鋼，日系（NSK、NTN）軸承采用滲碳軸承鋼。我國(guó)現(xiàn)在研制的自主化高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承采用日系技術(shù)路線(xiàn)-滲碳軸承鋼。對(duì)于歐系、日系二條技術(shù)路線(xiàn)各有什么優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)，我們?yōu)槭裁匆�采用日系技術(shù)路線(xiàn)，應(yīng)該研究清楚。

自主化高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承套圈采用G20CrNi2MoA滲碳軸承鋼，國(guó)鐵集團(tuán)重大專(zhuān)項(xiàng)“高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目組擬定的技術(shù)條件中規(guī)定：“鋼應(yīng)采用真空自耗重熔（VAR）或爐外精煉（RH）方法冶煉”，即冶煉方法電渣重熔和真空脫氣二種方法均可采用，只要能達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。

但業(yè)界還是偏向應(yīng)用電渣重熔鋼，這可能是一種慣性思維。因?yàn)閺?979年起，我國(guó)鐵路貨車(chē)軸承“滑改滾”（滑動(dòng)軸承改滾動(dòng)軸承），一直應(yīng)用電渣重熔鋼，實(shí)踐證明效果良好。為突破偏向應(yīng)用電渣重熔鋼的慣性思維，應(yīng)回顧一下歷史。1978年從日本引進(jìn)鐵路貨車(chē)軸承設(shè)計(jì)制造技術(shù)，引進(jìn)的技術(shù)文件上規(guī)定制造軸承內(nèi)外圈的滲碳軸承鋼冶煉方法為“真空脫氣”，因當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)制造鐵路貨車(chē)軸承的鋼材的定點(diǎn)生產(chǎn)廠家沒(méi)有真空脫氣冶煉技術(shù)，只有電渣重熔冶煉技術(shù)，鐵道部只得將技術(shù)條件上冶煉方法改為“真空脫氣（或電渣重熔）”。過(guò)了一段時(shí)間，電渣重熔鋼使用效果良好，國(guó)內(nèi)真空脫氣冶煉技術(shù)還沒(méi)有發(fā)展起來(lái)，鐵道部又將冶煉方法改為“電渣重熔（或真空脫氣）”，后來(lái)干脆把（或真空脫氣）去掉，改為“電渣重熔”。如當(dāng)時(shí)像現(xiàn)在這樣，國(guó)內(nèi)特鋼廠真空脫氣冶煉技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展，就不必要作這樣的改動(dòng)。

確實(shí)，電渣重熔鋼有的性能，如沖擊韌性?xún)?yōu)于真空脫氣鋼，大冶特鋼對(duì)不同冶煉方式生產(chǎn)的滲碳軸承鋼G20CrNi2MoA進(jìn)行同等條件下的對(duì)比試驗(yàn)，用電渣重熔法冶煉的沖擊功125J，而用真空脫氣法冶煉的沖擊功為97J。但經(jīng)過(guò)大的技術(shù)改進(jìn)，興澄特鋼研發(fā)的用真空脫氣法冶煉的高等級(jí)鐵路軸承用鋼G20CrNi2MoA，沖擊功已達(dá)到電渣重熔鋼的水平，有的性能如氧含量還優(yōu)于電渣重熔鋼。

在二種冶煉方法生產(chǎn)的滲碳軸承鋼都能滿(mǎn)足高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承長(zhǎng)壽命、高可靠性的要求的情況下，是不是一定要采用冶煉耗電量大得多，從而成本和價(jià)格也高得多的電渣重熔鋼，這應(yīng)該是我們要研究和解決的重要問(wèn)題。

四、必須努力達(dá)到我國(guó)高鐵發(fā)展規(guī)劃對(duì)高鐵軸承自主化提出的更高要求

2020年8月，中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司（國(guó)鐵集團(tuán)）正式公開(kāi)發(fā)布《新時(shí)代交通強(qiáng)國(guó)鐵路先行規(guī)劃綱要》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)劃綱要》），以系統(tǒng)化頂層設(shè)計(jì)文件的形式，明確了中國(guó)鐵路未來(lái)30年的發(fā)展藍(lán)圖。

《規(guī)劃綱要》提出，到2035年，率先建成現(xiàn)代化鐵路網(wǎng)，全國(guó)鐵路網(wǎng)由14萬(wàn)公里增加到20萬(wàn)公里左右，其中高鐵由3.6萬(wàn)公里增加到7萬(wàn)公里左右。

《規(guī)劃綱要》提出新型載運(yùn)工具，要加快復(fù)興號(hào)系列化動(dòng)車(chē)組研制，研究新一代高速動(dòng)車(chē)組、智能動(dòng)車(chē)組、城際及市域動(dòng)車(chē)組、旅游新型列車(chē)、換代升級(jí)普速客車(chē)。研發(fā)高速貨運(yùn)動(dòng)車(chē)組、3萬(wàn)噸級(jí)重載列車(chē)以及時(shí)速160公里以上快捷貨車(chē)、27噸及以上軸重重載貨運(yùn)、標(biāo)準(zhǔn)化集裝化貨運(yùn)裝備、新型冷鏈、馱背運(yùn)輸、跨境聯(lián)運(yùn)及特種貨運(yùn)等新型專(zhuān)用車(chē)輛。

我國(guó)高鐵的發(fā)展，勢(shì)必對(duì)高鐵軸承的品種、水平、質(zhì)量和需求量提出更高的要求。

（一）必須達(dá)到高鐵軸承使用壽命和免維護(hù)周期的更高要求

鐵路部門(mén)對(duì)壽命及免維護(hù)周期提出了新的更高要求。既有和諧號(hào)動(dòng)車(chē)組及復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組軸箱軸承使用壽命要求為240萬(wàn)公里，免維護(hù)周期里程為120萬(wàn)公里。最近，國(guó)鐵集團(tuán)擬將高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承使用壽命復(fù)興號(hào)延長(zhǎng)到330萬(wàn)公里，免維護(hù)周期不低于165萬(wàn)公里，和諧號(hào)延長(zhǎng)到290萬(wàn)公里，免維護(hù)周期不低于145萬(wàn)公里。（見(jiàn)表2）。

（二）高鐵軸承智能化已成為必然趨勢(shì)

高鐵軸承的智能化，包括發(fā)展智能動(dòng)車(chē)組裝用的軸承和非智能動(dòng)車(chē)組裝用的智能軸承，已成為必然趨勢(shì)。

（三）著力進(jìn)行各種新車(chē)型的配套軸承研發(fā)

我們要按《規(guī)劃綱要》提出的新型載運(yùn)工具發(fā)展方向，與以下新型動(dòng)車(chē)組的研發(fā)同步，力爭(zhēng)超前，進(jìn)行下列動(dòng)車(chē)組軸承的研發(fā)→工程化→產(chǎn)業(yè)化：

•復(fù)興號(hào)系列化動(dòng)車(chē)組軸承；

•新一代高速動(dòng)車(chē)組軸承；

•智能動(dòng)車(chē)組軸承；

•城際及市域動(dòng)車(chē)組軸承；

•高速貨運(yùn)動(dòng)車(chē)組軸承。

五、著力化解自主化高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承上車(chē)應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)

高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化是新生事物，任何新生事物都有風(fēng)險(xiǎn)。高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承上車(chē)應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)，是科學(xué)問(wèn)題，應(yīng)以科學(xué)精神對(duì)待。有關(guān)各方都應(yīng)積極支持國(guó)鐵集團(tuán)勇于創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)突破。要以科學(xué)精神，化解國(guó)產(chǎn)高鐵軸承應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，為國(guó)鐵集團(tuán)解除后顧之憂(yōu)。

應(yīng)充分發(fā)揮國(guó)鐵集團(tuán)重大專(zhuān)項(xiàng)“高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承關(guān)鍵技術(shù)研究”研發(fā)成果的作用，化解國(guó)產(chǎn)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。

1、對(duì)進(jìn)口高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承發(fā)生的故障深入研究，引為鑒戒。截至2019年，我國(guó)總計(jì)運(yùn)用進(jìn)口高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承22萬(wàn)套，發(fā)生故障的軸承550套，故障率0.25%。主要故障為軸承內(nèi)外圈滾道剝落、保持架塑性變形或斷裂、磨損、滾子碎裂、溫升、異音、點(diǎn)蝕、表面壓痕等。

我們應(yīng)對(duì)發(fā)生故障的進(jìn)口軸承的故障類(lèi)型、故障致因和故障機(jī)理進(jìn)行深入研究，識(shí)別故障風(fēng)險(xiǎn)因素，提出基于高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承全生命周期的故障風(fēng)險(xiǎn)防范措施，以確保故障風(fēng)險(xiǎn)可防可控。

2、借鑒我國(guó)鐵路貨車(chē)軸承防范“熱軸”、“熱切軸”的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。我國(guó)于1978年從日本引進(jìn)鐵路貨車(chē)軸承設(shè)計(jì)制造技術(shù)，從1979年開(kāi)始“滑改滾”（滑動(dòng)軸承改滾動(dòng)軸承）。隨著滾動(dòng)軸承用量逐步增加，1980年代、1990年代，特別是1990年代，全國(guó)鐵路貨車(chē)軸承“熱軸”事故頻發(fā)，特別是發(fā)生了二、三十起由“熱軸”發(fā)展到“熱切軸”、車(chē)輛顛覆的重大事故。由于軸承制造和應(yīng)用的質(zhì)量提高、“熱軸”監(jiān)測(cè)和防范措施的完善，進(jìn)入新世紀(jì)，已杜絕了“熱切軸”重大事故，“熱軸”事故也大幅下降。雖然鐵路貨車(chē)軸承和高速動(dòng)車(chē)組軸承在使用工況，在精度、性能、壽命和可靠性上不可同日而語(yǔ)，但二者類(lèi)型和結(jié)構(gòu)類(lèi)似，高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承可以看作是貨車(chē)軸承的升級(jí)版。高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承的研發(fā)制造，應(yīng)該記取我國(guó)貨軸承1980年代、1990年代一次又一次“熱軸”以至“熱切軸”的慘痛教訓(xùn)，借鑒進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)我國(guó)貨車(chē)軸承防范“熱軸”以至“熱切軸”的經(jīng)驗(yàn)，提高故障風(fēng)險(xiǎn)防范能力。

3、應(yīng)用重大專(zhuān)項(xiàng)組成員單位興澄特鋼、北京隆軒、南京利德東方、中石化天津分公司研制的達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承專(zhuān)用鋼材、塑鋼保持架、密封件、潤(rùn)滑脂制造軸箱軸承，嚴(yán)格按重大專(zhuān)項(xiàng)組制訂的技術(shù)條件制造、驗(yàn)收和使用。

4、洛軸、瓦軸的高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承專(zhuān)用生產(chǎn)線(xiàn)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平（其中關(guān)鍵設(shè)備從國(guó)外引進(jìn)），利用該生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)發(fā)先進(jìn)制造工藝，優(yōu)化固化制造工藝，確保制造的軸箱軸承達(dá)到重大專(zhuān)項(xiàng)組制定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，確保每批產(chǎn)品和各批次產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。

5、洛軸、瓦軸應(yīng)加嚴(yán)軸箱軸承制造過(guò)程和成品的常規(guī)質(zhì)量檢驗(yàn)，強(qiáng)化對(duì)軸箱軸承的特殊檢驗(yàn)項(xiàng)目，如軸承零件加工后100%無(wú)損探傷、酸洗燒傷檢驗(yàn)等。

6、建議國(guó)鐵集團(tuán)運(yùn)輸局驗(yàn)收室加嚴(yán)對(duì)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承進(jìn)入使用前的驗(yàn)收。

7、建議國(guó)鐵集團(tuán)加嚴(yán)對(duì)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承使用全過(guò)程運(yùn)行狀況（溫升、振動(dòng)、噪聲等）的監(jiān)測(cè)，對(duì)可能出現(xiàn)的軸承故障及時(shí)預(yù)警，將故障消除在萌芽狀態(tài)。洛軸、瓦軸應(yīng)組織高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承安全運(yùn)行跟蹤服務(wù)團(tuán)隊(duì)，對(duì)軸箱軸承的安全運(yùn)行進(jìn)行全生命周期的跟蹤服務(wù)。

結(jié)語(yǔ)：

高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化是國(guó)家重視、社會(huì)關(guān)注的國(guó)之大者。我們要凝聚共識(shí)，整合資源，充足精準(zhǔn)發(fā)力，充分發(fā)揮已經(jīng)取得的成果的作用，著力解決尚需解決的問(wèn)題，加快高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主化的步伐，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組軸箱軸承自主、安全、可控。

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（來(lái)源：中國(guó)軸承工業(yè)協(xié)會(huì)）