Page 79 - 理化检验-物理分册2021年第四期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202104016

某地铁受电弓拉杆球铰轴承失效原因

董雪春

( 上海申凯公共交通运营管理有限公司,上海 200070 )
摘 要: 某地铁受电弓拉杆球铰轴承在运行过程中发生失效断裂。采用宏观分析、 断口分析、 金
相检验、 硬度测试及化学成分分析等方法对球铰轴承的失效原因进行了分析。结果表明: 该受电弓
拉杆球铰轴承的断裂模式属于高周低应力疲劳断裂。球铰轴承在服役过程中承受频繁的振动和交
变载荷作用, 折角处的微裂纹成为疲劳裂纹源区, 裂纹在交变载荷作用下不断扩展, 最终导致球铰
轴承失效断裂。

关键词: 球铰轴承;受电弓;疲劳断裂;微裂纹;交变载荷

中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 04-0063-04

FailureCausesofBallSocketBearin g ofPanto g ra p hPullRodinaMetro

DONGXuechun

Shan g haiKeolisPublicTrans p ortO p erationMana g ementCo Ltd Shan g hai200070 China

Abstract : Theballsocketbearin gofp anto g ra p hp ullrodinametrofailedandfractureddurin go p eration.

Thefailure causes of ball socket bearin g were anal y zed b y means of macro anal y sis , fracture anal y sis ,

metallo g ra p hicexamination , hardnesstestandchemicalcom p ositionanal y sis.Theresultsshowthatthefracture

modeofballsocketbearin gofp anto g ra p hp ullrodbelon g edtohi g hc y cleandlowstressfati g uefracture.Inthe

servicep rocess , theballsocketbearin gwassub j ectedtofre q uentvibrationandalternatin g load.Themicrocracksat

thecornerbecamethesourceoffati g uecracks.Thecracksp ro p a g atedcontinuousl yunderthealternatin gload ,

whicheventuall y ledtothefailurefractureoftheballsocketbearin g .

Ke y words : ballsocketbearin g ; p anto g ra p h ; fati g uefracture ; microcrack ; alternatin g load
受电弓是地铁列车从触网获取电能的机电一体 乘客的出行带来了不便。经后续故障分析, 多起弓
化设备, 一般安装在电客列车、 动车的车顶上, 常规 网冲突事件是因为受电弓拉杆球铰轴承失效后引起
4 节和 6 节编组列车有 2 个受电弓, 8 节编组列车有 的弓网冲突故障 [ 1-2 ] 。
3 个受电弓。上海地铁使用的所有电动受电弓为典 受电弓拉杆是受电弓的重要组成部分, 是受电
型的单臂受电弓, 主要由如下部件组成: 碳棒、 上支 弓的关键部件, 也叫连接杆、 耦合杆等, 拉杆通过对
架( 含弓头、 平衡杆)、 下支架( 含拉杆)、 底架、 升弓弹 穿螺栓形式固定在底架与上支架尾部, 在受电弓升
簧、 落弓机构、 绝缘子等。受电弓通过升弓电机完成 起后, 拉杆通过底架和上支架的固定连接, 把上支架
升落弓, 依靠升弓弹簧来维持与 触网的接触压力。 连带弓头拉起, 故取名拉杆。拉杆通常由碳钢无缝

上海地铁最早的电动弓使用至今已有 10a ( 年) 左 钢管及两端连接轴承组成, 连接轴承按结构分为有
右, 大部分已经经历了 5a 架修修程。在上海地铁 组合轴承( 轴承加轴承座, 连接螺栓) 和一体式的球

近几年运营使用中, 电动受电弓发生了多次弓网冲 铰轴承, 上海地铁电动受电弓使用的拉杆两端连接
突事件, 对上海地铁的有序运营造成了较大影响, 给 轴承是一体式的球铰轴承。该地铁受电弓拉杆球铰
轴承在运行过程中发生了失效断裂, 笔者对球铰轴
收稿日期: 2020-06-30
承失效原因进行了深入研究分析, 并给出了相关建
作者简介: 董雪春( 1984- ), 男, 工程师, 主要从事地铁车辆设备
议和措施, 以期类似事故不再发生。
维护及日常运维管理工作, 505695793@ qq .com

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