成都地鐵牽引電機軸承異音故障分析

李寬宏

成都地鐵運營有限公司，四川成都 610081

成都地鐵牽引電機軸承異音故障分析

李寬宏

成都地鐵運營有限公司，四川成都 610081

牽引電機軸承是在電動機機械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數的部件，它的主要功能是支撐電機轉子，用以降低牽引電機在傳動過程中的機械載荷摩擦系數。軸承是牽引電機中故障率較高的部件，嚴重時甚至會危及行車安全。本文是對成都地鐵2號線10233列電客車在試運行一周時發生的牽引電機軸承異音故障的一些簡單探討，不足之處請大家指正。

成都地鐵車輛；牽引電機軸承；異音故障分析

滾動軸承是牽引電機的重要部件，其運轉狀況的好壞，直接影響地鐵車輛的運行，如發生軸承固死輕則使電機失效，損壞聯軸節乃至整個轉向架，車輛無法運行，只能請求救援，而軸承固死救援時間長、難度大，會嚴重影響地鐵線路的正常運行次序；重則導致車輛燃軸切軸進而發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行一般檢查。一是列車回庫時動態接車聽有無異響；二是日檢時檢查軸承安裝部位溫度是否過高。目前牽引電機所有軸承異響故障都是采用上述方法檢修發現的。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（該車到段試運行約1周）在進行動態接車檢查時，發現2車2位、5車1位轉向架會隨輪對轉到發出異常的“嗒、嗒、嗒”聲，低速時聲音更為明顯，仔細傾聽基本輪對每轉一圈就發出一聲。對相關轉向架的所有部件進行外觀檢查后未發現異常，檢測相關牽引電機各關鍵部位溫度均正常。通過現場多次傾聽確認，發現異音由2車4軸、5車1軸牽引電機內發出。

1.1 檢查

通過對電機解體檢查，發現異音均來自軸伸端的圓柱滾子軸承（成都地鐵牽引電機軸伸端使用的是NSK品牌的NU214H52MY1C4EP6X265U5UY內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。

圖1 軸承承載面檢查

軸承微動磨損處測量：

圖2 微動磨損處測量

調查的兩套軸承外圈滾道面均存在等滾子距微動磨損（最深約5μm），且均在軸承外圈承載區；內圈對應處同樣存在等滾子距微動磨損（最深約15μm）。

對潤滑脂進行FT-IR分析結果判斷，潤滑脂未發生氧化劣化現象。潤滑脂銅鐵粉含量及油分離率、水分含量均在NSK規格值之內。

根據以上現象，推斷軸承異音是由軸承內外圈及滾子上出現的微動磨損所引起。

1.2 原因分析

分析造成軸承異響的原因為：軸承內外圈滾道產生微動磨損形成凹面，致使軸承滾子的滾道凹凸不平。當電機轉動，軸承滾子在滾道上運行時，每次經過凹痕處就會發出異響。通常產生微動磨損的原因有密封不良導致異物進入；潤滑脂被污染混入異物；過大載荷、沖擊載荷；制造或運輸過程中受到沖擊等。由于試運行不到1周，故推斷軸承是在制造、裝機及運輸過程中產生的微動磨損。

圖3 內圈滾道微動損傷放大

如圖3，將有微動損傷的軸承內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節中發生的，原始磨削紋路不會貫穿傷痕底部，會產生斷紋，這說明損傷不是在軸承制造環節產生的。

軸承在裝上電機前電機生產廠家有嚴格的外觀檢查，不會使用有缺陷的軸承。總裝后還會進行電機各項試驗，軸承是重要的檢查項。牽引電機在運輸中，為防止軸承受損，通常在軸伸端轉軸的端面加裝橫擔，通過兩邊的雙頭長螺桿牢牢固定在電機端蓋上，能有效防止轉子的竄動和跳動。目前所有電機運輸都使用該方法，沒有聽說出現過故障。最后，轉向架組裝后要進行點動調試及環線試驗，能發現明顯的軸承異音。一般情況下微動磨損不可能產生于電機在主機廠的裝配、調試環節。

通過分析判斷微動磨損最有可能產生在地鐵車輛從出廠長途運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，變為由青島四方廠只完成車體和轉向架，然后發到成都，后續車輛的裝配和調試都交給了成南軌負責。車輛出廠后先由鐵路運輸至成都，這段由于一直是牽引狀態，和正常運行無異，不會對軸承造成損傷。到成都后解編，采用大型貨車逐節運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，但是牽引電機的轉軸是與小齒輪通過TD撓性板聯軸節連接，并沒有固定住，而是軸向和徑向因為軸承游隙都存在一定的偏擺量。當汽車經過減速帶、低洼、凹坑、凸起等復雜路況以及急剎產生顛簸時，產生的沖擊力會不斷傳向地鐵車輛轉向架各部件。由于軸承游隙的存在，使電機轉子在軸承游隙范圍內振動。轉子的重量通過軸承滾子傳遞而壓迫軸承內外圈滾道面，經過多次反復的沖擊在軸承內外圈滾道處產生磨損。而成南軌是新公司，技術和管理水平以及經驗較四方廠肯定有一定差距，所以存在整車調試時未發現軸承損傷的幾率。

1.3 措施及建議

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

通過以上措施的實施，后續沒有出現新車異音故障。

2 結論

從大量實驗和故障案例可知，軸承故障都是由小到大有個發展過程，因此越早發現后果越輕。軸承在運轉中無法直接觀察，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，經驗豐富了，才能做出較為準確的判斷。

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

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1674-6708（2015）148-0049-01