某型動車組牽引電機軸承專項修方案可行性分析

聶倩楠　張晶濤　廉永峰

摘要：文章介紹了某型號動車組牽引電機現行檢修規程，對比各修程軸承檢修項點，對軸承潤滑脂加注量和周期進行理論分析，制定了軸承檢修專項修試行方案，并抽選一批動車組進行跟蹤驗證試驗，通過檢測補脂方案實施后軸承和潤滑脂的狀態，分析了牽引電機軸承檢修專項修方案的可行性。

關鍵詞：軸承;潤滑油脂;檢修周期;狀態檢測

1 前言

某型動車組是250kM/h速度等級的動車組，檢修周期分為五個等級，一、二級檢修為運用修，主要是電機在不落車時進行的濾網清灰、狀態檢查、連接緊固螺栓檢查、傳動端與非傳動端滲油狀態檢查等;三、四、五級檢修為高級修，電機需與轉向架分離返廠進行拆解檢查，主要有軸承狀態檢查、潤滑油脂更新、電氣絕緣檢測等，檢修周期循環為：一級修（4000公里）—二級修（3萬公里）—三級修（60萬公里）—四級修（120萬公里）—次輪三級修（180萬公里）—五級修（240萬公里）—三輪三級修（300萬公里）。

可以看出，進入高級修后，牽引電機每運行60萬km即需要返廠拆解檢修，該過程在高級檢修修程中占用了大量時間，是制約檢修周期的主要因素。隨著國內動車組開通運行線路增多，運行里程加長，為提高動車運行上線率，減少動車組檢修時間，考慮增設牽引電機專項修，減少其高級修頻次，縮短檢修時間。

2 驗證方案

對比高級修各修程檢修項點內容發現，三級修主要是對潤滑脂更新、軸承如有磨損則更新，而四、五級修則是對軸承和潤滑脂全部更新。因此，考慮通過檢測60萬km三級修時電機潤滑脂和軸承的狀態，加注油脂后跟蹤檢測90萬km時的電機潤滑脂和軸承的狀態，來驗證專項修方案可行性。

傳動端軸承為圓柱滾子軸承，非傳動端軸承為深溝球軸承，通過對兩端的注油孔補加油脂，可沿注油管道進入端蓋環狀儲油室，為軸承滾道、滾動體表面、軌道間隙補脂。軸承潤滑加脂的多少及周期主要和當量轉速、載荷比、平均直徑、負荷比等因素有關，其理論值計算公式如下：

G=0.005DB

其中，G為油脂補充量，D為軸承外徑，B為軸承寬度。根據軸承型號計算出潤滑脂補充量

由于軸承結構、補脂管道長度、軸承工作溫度、油脂潤滑周期等因素的影響，將補脂量定在22g～25g;再根據軸承在不同工作溫度下的潤滑周期關系曲線可知，當傳動端軸承工作在最高溫度70℃時，補脂間隔公里數為31萬km，當非傳動端軸承工作在最高溫度55℃時，補脂間隔公里數為70萬km。

3 跟蹤檢測

3.1 檢測項點

通過理論計算分析，抽選一列該型動車組在運行至60萬km時補脂22g～25g，之后當運行至90萬km時，對牽引電機落車拆解，跟蹤檢測軸承和油脂的狀態是否滿足運行要求。

為了判斷拆下的軸承能否重新使用，要著重檢查其尺寸精度、旋轉精度、內部游隙及配合面、滾道面、保持架和密封圈等各部分狀態是否達標;而潤滑脂在軸承旋轉時起減少軸承內部摩擦及磨損，防止氧化、腐蝕、燒粘、異物侵入軸承內部等作用，軸承旋轉時滾動接觸面潤滑度、潤滑脂粘度、油膜厚度等都會對軸承疲勞壽命產生影響。軸承和潤滑脂檢測項點如表1所示。

3.2 檢測結果

3.2.1 軸承外觀狀況

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檢測，軸承是支撐轉子，降低其運行過程中的摩擦系數的重要走行部件，使用中軌道面如果出現剝離將會產生熱切軸等行車安全故障。通過對抽檢的某套軸承的外觀檢查和放大100倍下的微觀檢查可知，傳動端軸承外觀無異常，軌道面無壓痕、碰痕或裂紋;非傳動端軸承外觀無異常，軸承外圈軌道面無碰痕或裂紋，存在少量輕微壓痕，但并不影響軸承性能。

3.2.2 軸承形狀和圓度檢查

傳動端圓柱滾子軸承內部采用滾子平行排列，滾子之間裝有間隔保持器或隔離塊的結構，軸承內、外圈可分離，軸承外圈兩側有擋邊，內圈無擋邊，安裝與拆卸非常方便，允許轉軸相對軸承座之間在軸向兩個方向上的移位，適用于作為游動端軸承使用。由其形狀和圓度檢查結果可知，軸承圓度無異常，軸承形狀存在深約1μm～2μm的壓痕，在標準要求2μm～3μm范圍內，且該壓痕在個別點上出現，可以繼續使用。

非傳動端深溝球軸承由一個外圈，一個內圈，一組鋼球和一組保持架構成，屬于單列開式，其結構簡單，使用方便，主要承受徑向載荷，也可承受徑向、軸向聯合載荷，摩擦系數小，極限轉速高，但不耐沖擊，不適宜承受重載荷。由其形狀和圓度檢查結果可知，軸承圓度、形狀均無異常，可以繼續使用。

3.2.3 內外徑尺寸、游隙、絕緣阻抗檢測

軸承游隙時軸承滾動體與軸承內外圈殼體之間的間隙，根據移動方向，可分為徑向游隙和軸向游隙，一般來說，徑向游隙越大，軸向游隙也越大，反之亦然。

一般軸承安裝后，軸承與軸和外殼孔配合的松緊會導致軸承游隙值變化，在運轉時由于軸與外殼的材料膨脹系數不同、散熱條件不同等，內外圈之間產生溫度差，也會導致游隙變化。

軸承工作游隙的大小對軸承的滾動疲勞壽命、溫升、噪聲、振動等性能均有影響，因此有必要檢測軸承尺寸、游隙等，保證軸承的最佳工作狀態。

由軸承尺寸、游隙、絕緣阻抗值檢測結果可知，圓柱滾子軸承和深溝球軸承的各項檢測項點值均在規格值范圍內，可以繼續使用。

3.2.4 潤滑脂檢測

潤滑脂變質的原因主要有兩方面：一方面是受熱發生氧化變質的化學變化，導致潤滑脂軟化、水油分離、有效添加劑成分減少等;另一方面是因機械運動發生的物理變化，導致潤滑脂稠度變化、滴點下降、水油分離等。

水分可使潤滑脂乳化變質，影響軸承的抗銹蝕性能;某些酸性或堿性氣體腐蝕軸承，并且能加速潤滑脂變質和軸承銹蝕;同時軸承使用過程中進入的雜質（主要是磨損的金屬微粒、混入的塵埃等）不僅容易加速潤滑脂變質，還會加速軸承磨損;潤滑脂是否變質，學通過化驗分析來判斷。

從理化分析結果可知，兩種型號軸承的潤滑脂均未發生氧化劣化，鐵粉含量、銅粉含量、水分含量、油分離率均在要求值范圍內，可以繼續使用。

4 結論

通過對該型動車組牽引電機跟蹤抽檢結果可以看出，牽引電機軸承和潤滑脂的狀態良好，軸承拆卸后運送過程中防護得當，軸承狀態良好，滿足運行要求，大部分軸承仍然可繼續使用，說明牽引電機運行60萬km時補脂22g～25g的方法能對軸承起到較好的潤滑保護作用，專項修試行方案理論上可行。但此次試行方案驗證只在小批量電機上試驗、檢測，后期應選取大批量牽引電機進行跟蹤檢測驗證，以提高專項修試行方案的可靠性。

參考文獻

【1】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.

【2】楊振中， 梅榮海， 阮鴻芳. 機車牽引電動機油潤滑軸承失效分析與對策[J]. 軸承， 2014 （1）： 45-47.

【3】張秀珍. 機車牽引電機電樞軸承壽命研究[J]. 國外機車車輛工藝， 2001 （4）： 30-36.