動車組牽引電機用軸承檢修周期間隔延長的分析

陳 波，侯方東，田 慶

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

0 前言

CRH2與CRH380A型動車組分別指250 km/h和350 km/h速度等級動車組，檢修周期分為五個等級，一級、二級修為運用修，三級、四級、五級修為高級修，檢修周期循環見圖1[1]。該檢修周期是通過用較密集的地面檢修，保障在高密度發車的情況下運營低故障率和高準點率，隨著國內動車組開通線路增多、運營里程加長，為減少動車組檢修時間，提高運營的高上線率。考慮將動車組牽引電機軸承高級檢修間隔周期由60萬km延長至120萬km。

圖1 運行修和高級修周期循環

1 現行檢修規程

牽引電機屬于動車組核心部件，在運用修和高級修需要進行相應檢查，具體如下。

（1）運用修：外觀及安裝狀態良好，連接螺栓無松動，防松標記清晰無錯位，傳動端和非傳動端無滲油現象。

（2）高級修：三級修是將牽引電機從轉向架分離并返廠拆解做詳細的檢查，其中主要是對傳動端和非傳動端內潤滑油脂更換新品，并對軸承清洗檢查，如發現有壓痕、磨損和轉動異響等現象則更換新品[5]。四級、五級修是返廠后對軸承和油脂全部更換新品，同時在電機入廠和出廠都會做例行試驗檢查。

由于牽引電機每運行60萬km后需要返廠拆解檢修，該過程在高級修中占用大量時間，是制約檢修周期的主要因素。

根據現代油脂潤滑理論和試驗表明，油脂充分潤滑可以顯著延長軸承加油周期及其使用壽命[2]，為此通過采取對牽引電機軸承在適當運行里程下補加油脂的方式，實現動車組檢修間隔周期的延長。

2 軸承油脂補充量及周期可行性分析

2.1 油脂補充量

CRH2與CRH380A型動車組牽引電機采用相同型號的軸承，其中傳動端軸承型號為NU214（圓柱滾子軸承），非傳動端軸承型號為6311（深溝球軸承），通過對兩端的注油孔補加油脂，可沿注油管道進入到端蓋的環狀儲油室，為軸承的摩擦起到潤滑作用[3]，軸承油脂補充量按如下公式計算：

G=0.005DB

其中：G—潤滑脂補充量，D—軸承外徑，B—軸承寬度。

根據軸承型號可計算出潤滑脂補充量如表1所示。

表1 潤滑油脂補充量

由于軸承結構及補脂管道較長等因素，將補脂量定在20～25 g，并通過實際補脂測試和分解結果來看，傳動端和非傳動端軸承端面有新油脂，軸承內的舊油脂部分被擠出，滾道和端面內新、舊脂共存[4]。

2.2 油脂補充次數

牽引電機軸承在加注油脂后，儲油室都會留有一定空間，避免轉動時產生過高的溫升，按照補脂量控制在20～25 g范圍內，儲油室剩余補脂空間及補脂次數見表2。油脂在軸承轉動中也有相應消耗，在補脂后仍會留有一定空間。

表2 軸承儲油室剩余空間及補脂次數

雖然CRH2與CRH380A型動車組運行速度相差較大，由于電機傳動比不同，在轉向架輪對全磨耗情況下轉速相差較小，如表3所示，為了后續跟蹤試驗時的管理和操作將補脂次數統一定為3次。

表3 動車組全磨耗轉速

3 跟蹤抽檢試驗結果

通過上述理論計算分析，對各抽選的兩列CRH2與CRH380A型動車組分別在運行至30、60、90萬公里時補加油脂，共3次，每次補脂量為20～25 g，為了驗證每次補脂后牽引電機內軸承和油脂的狀態是否滿足運行要求，分別在60萬、90萬和120萬km時分別對每列的M1車、M2車和M3、M4車牽引電機進行現場拆解，每個M車有4臺牽引電機，對應取出每套軸承和油脂進行檢測和分析研究。

由于在2014年就開始對上述4列動車組進行跟蹤抽檢試驗，CRH2型動車組經過2年多時間完成120萬km運行，CRH380A型動車組經過1年半時間完成120萬km運行，60萬和90萬km時對牽引電機軸承和油脂檢測的內容和方法與120萬km相同，下文主要介紹牽引電機運行完120萬km后軸承與油脂的檢測結果。

3.1 潤滑脂化驗結果

對所抽檢M3、M4車的32套軸承，根據化驗結果表明油脂的鐵粉含量、銅粉含量、水分含量和油分離率均在判斷基準值內；另外，通過FT-IR分析潤滑脂也未發生氧化劣化現象[6-7]，表4是某套軸承油脂化驗結果。

3.2 軸承檢測結果

3.2.1 軸承外觀檢查

抽檢的軸承在清洗前后分別對軸承端面、內外徑、滾動體和保持架進行外觀觀察檢查，并在清洗后著色探傷檢查。軸承作為重要走行部件，使用中滾道面如出現剝離將會產生熱切軸等行車安全故障，圖2是對某套軸承圈滾道面局部放大100倍進行微觀觀察和著色探傷處理，檢查是否有壓痕、碰痕或裂紋出現[8]。

表4 某套軸承油脂化驗結果

3.2.2 軸承形狀和圓度檢測

對圓柱滾子軸承和球軸承內外圈及滾動體輪廓線形狀和圓度形狀進行測量，其中綠色代表實際所測值，紅色代表參考基準。

如圖3所示，個別軸承形狀檢測存在壓痕深約8 μm，該壓痕深度是在個別點上出現，分析可能原因是軸承發送到檢測機構運送中碰撞所致，正常很淺的壓痕以及圓度測量在2～3 μm范圍內的，屬于標準范圍之類，可以繼續使用。

3.2.3 軸承內外徑尺寸、徑向游隙及絕緣阻抗值測試

表5是對圓柱滾子軸承和球軸承的內外徑尺寸、徑向游隙及絕緣阻抗值進行測試，所測數值也是在規定值之內。

對所抽選的軸承進行外觀檢查、著色探傷未見表面微裂紋，軸承母線形狀及內外圈圓度均無異常，軸承內外圈基本尺寸、游隙及絕緣阻抗值均在規格值范圍內。個別軸承外圈上僅發現輕微的碰痕、表面粗糙、變色以及條痕，該原因分析可能為軸承運送過程中防護不當出現了碰撞導致，并且認為除了有碰痕的軸承外，其他軸承可繼續使用。實際在60萬、90萬km抽檢時軸承和油脂的狀態都較良好，才有了繼續運行至120萬km的可行性。

4 結束語

通過對CRH2與CRH380A型動車組跟蹤抽檢結果可以看出，牽引電機軸承和油脂的狀態都較良好，說明每運行30萬km加注油脂20～25 g的方法對軸承能起到較好的潤滑作用。根據120萬大量的檢測結果，如果軸承在運送中防護得當避免碰撞，大部分軸承仍然是可以繼續使用的，軸承的使用安全余量較大，因此，采用補脂的方式使牽引電機軸承檢修周期間隔延長至120萬km是可行的。

圖2 某套軸承內、外圈滾道面檢查和著色探傷

圖3 某套軸承內、外圈滾道面和圓度形狀測量

表5 某套軸承內外徑尺寸、徑向游隙及絕緣阻抗

參考文獻：

［1］柴孝杰，徐磊.動車組用聯軸節高級修周期間隔延長至120萬km可行性分析［J］.鐵道車輛，2016，54（11）：41-44.

［2］高興，曹君慈，張奕黃，等.和諧與先鋒號動車組牽引電機潤滑脂對軸承運行的影響分析［J］.軸承，2013（10）：25-29.

［3］施洪生，張奕黃，高培慶.高速牽引電機軸承關鍵技術的發展趨勢［J］.機車電傳動，2007（2）：1-5.

［4］李繼紅，桂俊峰，屈國慶.CRH2動車組牽引電機軸承檢修周期的探討［J］.軸承，2012（11）：22-25.

［5］王滔，郭磊.高速牽引電機的檢修［J］.電機技術，2014（1）：53-56.

［6］侯有忠，姜建東，朱崇飛，等.動車組軸箱軸承劣化潤滑脂的檢測與分析［J］.軸承，2015（10）：29-31.

［7］劉婧.油脂分析法用于車輛軸承故障診斷的可行性分析［J］.軍民兩用技術與產品，2016（6）：52，111.

［8］叢韜，韓建民，張弘等.軸承鋼內部缺陷對動車組軸承服役壽命的影響［J］.中國鐵道科學，2014，35（3）：78-81.