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成都地鐵牽引電機(jī)軸承異音故障分析

2018-08-15

李寬宏
（成都地鐵運(yùn)營有限公司）

　　摘　要：牽引電機(jī)軸承是在電動機(jī)機(jī)械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數(shù)的部件，它的主要功能是支撐電機(jī)轉(zhuǎn)子，用以降低牽引電機(jī)在傳動過程中的機(jī)械載荷摩擦系數(shù)。軸承是牽引電機(jī)中故障率較高的部件，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)＜靶熊嚢踩?。本文是對成都地鐵2號線10233列電客車在試運(yùn)行一周時(shí)發(fā)生的牽引電機(jī)軸承異音故障的一些簡單探討，不足之處請大家指正。
　　關(guān)鍵詞：成都地鐵車輛；牽引電機(jī)軸承；異音故障分析
　　滾動軸承是牽引電機(jī)的重要部件，其運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的好壞，直接影響地鐵車輛的運(yùn)行，如發(fā)生軸承固死輕則使電機(jī)失效，損壞聯(lián)軸節(jié)乃至整個(gè)轉(zhuǎn)向架，車輛無法運(yùn)行，只能請求救援，而軸承固死救援時(shí)間長、難度大，會嚴(yán)重影響地鐵線路的正常運(yùn)行次序；重則導(dǎo)致車輛燃軸切軸進(jìn)而發(fā)生脫軌以致危害乘客的安全。

　　我們在日常檢修中采用兩種檢查方法對軸承進(jìn)行一般檢查。一是列車回庫時(shí)動態(tài)接車聽有無異響；二是日檢時(shí)檢查軸承安裝部位溫度是否過高。目前牽引電機(jī)所有軸承異響故障都是采用上述方法檢修發(fā)現(xiàn)的。希望通過對異響故障的分析，能對以后軸承檢修提供幫助。

　　1　事件經(jīng)過
　　2014年4月24日，成都地鐵2號線10233列電客車（該車到段試運(yùn)行約1周）在進(jìn)行動態(tài)接車檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)2車2位、5車1位轉(zhuǎn)向架會隨輪對轉(zhuǎn)到發(fā)出異常的“嗒、嗒、嗒”聲，低速時(shí)聲音更為明顯，仔細(xì)傾聽基本輪對每轉(zhuǎn)一圈就發(fā)出一聲。對相關(guān)轉(zhuǎn)向架的所有部件進(jìn)行外觀檢查后未發(fā)現(xiàn)異常，檢測相關(guān)牽引電機(jī)各關(guān)鍵部位溫度均正常。通過現(xiàn)場多次傾聽確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)異音由2車4軸、5車1軸牽引電機(jī)內(nèi)發(fā)出。

　　1.1檢查
　　通過對電機(jī)解體檢查，發(fā)現(xiàn)異音均來自軸伸端的圓柱滾子軸承（成都地鐵牽引電機(jī)軸伸端使用的是NSK品牌的NU214H52MY1C4EP6X265U5UY內(nèi)圈無擋邊圓柱滾子絕緣軸承）。下面是對編號為23-6-11的軸承的檢測情況。

　　軸承微動磨損處測量：

　　調(diào)查的兩套軸承外圈滾道面均存在等滾子距微動磨損（Z深約5μm），且均在軸承外圈承載區(qū)；內(nèi)圈對應(yīng)處同樣存在等滾子距微動磨損（Z深約15μm）。
　　對潤滑脂進(jìn)行FT-IR分析結(jié)果判斷，潤滑脂未發(fā)生氧化劣化現(xiàn)象。潤滑脂銅鐵粉含量及油分離率、水分含量均在NSK規(guī)格值之內(nèi)。
　　根據(jù)以上現(xiàn)象，推斷軸承異音是由軸承內(nèi)外圈及滾子上出現(xiàn)的微動磨損所引起。
　　1.2原因分析
　　分析造成軸承異響的原因?yàn)椋狠S承內(nèi)外圈滾道產(chǎn)生微動磨損形成凹面，致使軸承滾子的滾道凹凸不平。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動，軸承滾子在滾道上運(yùn)行時(shí)，每次經(jīng)過凹痕處就會發(fā)出異響。通常產(chǎn)生微動磨損的原因有密封不良導(dǎo)致異物進(jìn)入；潤滑脂被污染混入異物；過大載荷、沖擊載荷；制造或運(yùn)輸過程中受到?jīng)_擊等。由于試運(yùn)行不到1周，故推斷軸承是在制造、裝機(jī)及運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的微動磨損。

　　如圖3，將有微動損傷的軸承內(nèi)圈滾道面微動磨損處放大，可以觀察到原始磨削加工紋路貫穿了軸承滾道上深色的傷痕底部。若傷痕是在軸承制造環(huán)節(jié)中發(fā)生的，原始磨削紋路不會貫穿傷痕底部，會產(chǎn)生斷紋，這說明損傷不是在軸承制造環(huán)節(jié)產(chǎn)生的。

　　軸承在裝上電機(jī)前電機(jī)生產(chǎn)廠家有嚴(yán)格的外觀檢查，不會使用有缺陷的軸承?？傃b后還會進(jìn)行電機(jī)各項(xiàng)試驗(yàn)，軸承是重要的檢查項(xiàng)。牽引電機(jī)在運(yùn)輸中，為防止軸承受損，通常在軸伸端轉(zhuǎn)軸的端面加裝橫擔(dān)，通過兩邊的雙頭長螺桿牢牢固定在電機(jī)端蓋上，能有效防止轉(zhuǎn)子的竄動和跳動。目前所有電機(jī)運(yùn)輸都使用該方法，沒有聽說出現(xiàn)過故障。Z后，轉(zhuǎn)向架組裝后要進(jìn)行點(diǎn)動調(diào)試及環(huán)線試驗(yàn)，能發(fā)現(xiàn)明顯的軸承異音。一般情況下微動磨損不可能產(chǎn)生于電機(jī)在主機(jī)廠的裝配、調(diào)試環(huán)節(jié)。

　　通過分析判斷微動磨損Z有可能產(chǎn)生在地鐵車輛從出廠長途運(yùn)輸至成都地鐵公司的途中。
　　成都地鐵2號線車輛從10223列開始，變?yōu)橛汕鄭u四方廠只完成車體和轉(zhuǎn)向架，然后發(fā)到成都，后續(xù)車輛的裝配和調(diào)試都交給了成南軌負(fù)責(zé)。車輛出廠后先由鐵路運(yùn)輸至成都，這段由于一直是牽引狀態(tài)，和正常運(yùn)行無異，不會對軸承造成損傷。到成都后解編，采用大型貨車逐節(jié)運(yùn)輸至紅柳地鐵車輛段重新編組。雖然地鐵車輛的車輪有止動裝置，但是牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)軸是與小齒輪通過TD撓性板聯(lián)軸節(jié)連接，并沒有固定住，而是軸向和徑向因?yàn)檩S承游隙都存在一定的偏擺量。當(dāng)汽車經(jīng)過減速帶、低洼、凹坑、凸起等復(fù)雜路況以及急剎產(chǎn)生顛簸時(shí)，產(chǎn)生的沖擊力會不斷傳向地鐵車輛轉(zhuǎn)向架各部件。由于軸承游隙的存在，使電機(jī)轉(zhuǎn)子在軸承游隙范圍內(nèi)振動。轉(zhuǎn)子的重量通過軸承滾子傳遞而壓迫軸承內(nèi)外圈滾道面，經(jīng)過多次反復(fù)的沖擊在軸承內(nèi)外圈滾道處產(chǎn)生磨損。而成南軌是新公司，技術(shù)和管理水平以及經(jīng)驗(yàn)較四方廠肯定有一定差距，所以存在整車調(diào)試時(shí)未發(fā)現(xiàn)軸承損傷的幾率。

　　1.3措施及建議
　　由于成都地鐵沒有鐵路專線，只有采用公路運(yùn)輸。建議南車四方廠對道路情況進(jìn)行勘察，重新選擇運(yùn)輸線路，盡量選擇平坦、寬闊的道路，減少顛簸；要求汽車司機(jī)在運(yùn)輸過程中駕駛勻速平穩(wěn)，減少急剎。

　　通過以上措施的實(shí)施，后續(xù)沒有出現(xiàn)新車異音故障。
　　2　結(jié)論
　　從大量實(shí)驗(yàn)和故障案例可知，軸承故障都是由小到大有個(gè)發(fā)展過程，因此越早發(fā)現(xiàn)后果越輕。軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中無法直接觀察，但通過噪音、振動、溫度、潤滑劑等狀況可察知軸承異常。軸承故障種類很多，故障原因也多種多樣。比如軸承異音故障，不同的聲音故障原因可能相同，同樣的聲音故障原因可能會不同。這需要在工作中不斷的摸索、積累和總結(jié)，經(jīng)驗(yàn)豐富了，才能做出較為準(zhǔn)確的判斷。

　　參考文獻(xiàn)
　　[1]楊國安.滾動軸承故障診斷適用技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2012.

來源：《科技傳播》2015年19期