機車走行部電機軸承保持架故障監測數據解析

呂賢明

（內蒙古集通鐵路（集團）有限責任公司大板機務段，內蒙古赤峰 024000）

0 引言

JK00430 型機車走行部車載監測裝置在運行監測中，數據采集易受到振動傳遞干擾，影響故障源的捕捉，使得軸承預報警信息中對保持架故障的診斷與實際故障情況存有偏差。

1 走行部牽引電機保持架故障表現形式

牽引電機軸承保持架常見故障表現為鉚釘全開，喪失滾子束縛作用，導致滾子與保持架發生刮碰，特別是在滾子通過承載區時強烈跳動，撞擊外環，同時保持架對外環也產生強烈沖擊，并伴隨溫度上升，進而使滾子失去原有循環運動模式，甚至造成軸承固死。

2 軸承保持架故障引起滾子（滾單/滾雙）預報警典型案例解析

2.1 案例I

2019 年5 月30 日，DF8B-0241 機車4-2 位發生軸承預警3 次，軸承一級報警4 次，最大溫差15 ℃，滾子沖擊值高，經調取歷史數據，依據該位沖擊及溫度變化，綜合判定為軸承故障，落修該電機后發現4-2 位軸承保持架鉚釘全開。

具體分析診斷過程如下：調閱歷史監測數據發現，5 月15—30 日0241 機車4-2 位共發生軸承預警8 次，軸承一級報警6 次（圖1）。

圖1 0241 機車4-2 位軸承預報警情況

從0241 機車4-2 位沖擊趨勢圖（圖2）可發現前期為外環沖擊，后期突然轉換為滾子沖擊（連續性滾單沖擊，并夾雜滾雙沖擊），外環與滾單沖擊切換界限明顯；從0241 機車4-2 位實時溫度（圖3）中可發現該位溫度偏高10 ℃左右，并沒有出現較為劇烈的溫度變化；0241 機車4-2 位5 月15 日外環預警波形見圖4；0241 機車4-2 位5 月30 日滾單一級報警波形見圖5；0241 機車4-2 位5 月30 日滾雙一級報警波形見圖6。

圖2 0241 機車4-2 位沖擊趨勢

圖3 0241 機車4-2 位實時溫度

圖4 5 月15 日0241 機車4-2 位外環預警波形

圖5 5 月30 日0241 機車4-2 位滾單一級報警波形

圖6 5 月30 日0241 機車4-2 位滾雙一級報警波形

綜上分析，DF8B-0241 機車4-2 位沖擊趨勢顯示前期的外環沖擊突然轉換為滾子（滾單及滾雙）沖擊，沖擊轉換干凈，界限分明，并伴有10 ℃左右溫升，波形輸出前期為正常范圍值內（100～10 000 SV）的外環沖擊，后期轉換為超過限幅值（10 000 SV 以上）的滾子（滾單/滾雙）沖擊，并有滾子的預報警信息輸出。結合沖擊趨勢與振動數據特征，經綜合評定，診斷為軸承保持架故障。經落修電機發現該位軸承保持架鉚釘全開，0241 機車4-2位軸承實際故障情況見圖7。

圖7 0241 機車4-2 位軸承實際故障情況

2.2 案例II

DF8B -0203 機車4-2 位于2019 年12 月2—14 日共發生預警4 次，軸承一級報警1 次，12 月3—6 日有連續滾單沖擊，12 月14—17日出現連續性好、沖擊值高的滾雙沖擊，最大溫差32 ℃，綜合判定為軸承故障，落修電機后發現該位軸承保持架鉚釘全開。

具體分析診斷過程如下：調閱歷史監測數據，0203 機車4-2 位在12 月2—14 日期間有軸承預報警信息，其中軸承預警4次，軸承一級報警1 次，軸承預報警情況見圖8；從0203 機車4-2 位沖擊趨勢圖（圖9）中可發現前期為滾單沖擊后期轉換為滾雙沖擊，且滾雙沖擊更高，滾單與滾雙沖擊切換界限分明；從0203 機車4-2 位12 月6—12 日實時溫度（圖10）中可發現12 月6—10 日溫度偏高25～30 ℃；從0203 機車4-2 位12 月12—17日實時溫度（圖11）中可發現12 月14—15 日溫度偏高10 ℃左右；0203 機車4-2 位12 月2 日滾單預警波形見圖12；0203 機車4-2 位12 月14 日滾雙預警波形見圖13；0203 機車4-2 位12 月14 日滾雙一級報警波形見圖14。

圖8 0203 機車4-2 位軸承預報警情況

圖9 0203 機車4-2 位沖擊趨勢

圖10 12 月6—12 日0203 機車4-2 位實時溫度

圖11 12 月12—17 日0203 機車4-2 位實時溫度

圖12 12 月2 日0203 機車4-2 位滾單預警波形

圖13 12 月14 日0203 機車4-2 位滾雙預警波形

圖14 12 月14 日0203 機車4-2 位滾雙一級報警波形

綜上所述，DF8B-0203 機車4-2 位沖擊趨勢顯示前期的滾單沖擊突然轉換為滾雙沖擊，有連續性較差的外環沖擊信息，且滾子（滾單及滾雙）沖擊頻率高、連續性好，后期滾雙沖擊明顯高于前期滾單沖擊，沖擊轉換分明；前期有明顯溫度抖動，溫度爬升快，最大溫差達到32 ℃，后期溫度偏高10 ℃左右；有超過限幅值（10 000 SV 以上）的滾子（滾單/滾雙）預報警信息輸出。結合沖擊趨勢與振動數據特征，經綜合評定，診斷為軸承保持架故障。經落修電機發現該軸承保持架鉚釘全開，0203 機車4-2 位軸承實際故障情況見圖15。

圖15 0203 機車4-2 位軸承實際故障情況

3 軸承保持架故障引起滾子預報警的甄別方法

綜合上述2 起典型故障案例，不難發現機車走行部牽引電機齒端軸承保持架鉚釘全開故障發展周期較長，一般具有可見性惡化過程（沖擊趨勢切換點即為故障惡化節點），給故障分析診斷提供了較長的數據特征捕捉區間。

結合數據診斷過程可以得出：保持架鉚釘全開故障的固有特征為滾子（滾單/滾雙）沖擊，且沖擊值較高，一般超過限幅值（10 000 SV 以上）。對于輸出滾子（滾單/滾雙）預報警信息的軸位必須重點分析，至少檢索出近半個月內該位數據波形仔細對比，觀察外環沖擊與滾單沖擊或滾單沖擊與滾雙沖擊是否更迭出現，是否有分明的切換界限，然后找到滾子（滾單/滾雙）沖擊發生起始時間，在出現滾子沖擊的時間段內，若沖擊趨勢圖顯示滾子沖擊連續性好、沖擊強度高，數據波形多為限幅值（暗紅色）波形并伴有溫升現象，即可判定為軸承保持架故障。

外環沖擊與滾單沖擊或滾單沖擊與滾雙沖擊更迭出現，并存在分明的沖擊切換界限以及滾子沖擊連續性好、沖擊強高是保持架故障判定的2 個必要條件，溫升現象可不作為必要判定條件。個別軸承保持架鉚釘脫落后，保持架擋圈在軸承壓蓋的作用下，使得保持架對滾子仍有較好束縛性，未造成惡性機械摩擦，使得軸承溫度無明顯波動現象。

4 結束語

通過以上的案例分析，希望能給同行提供借鑒，共同維護好鐵路機車的安全運行。