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成都地铁牵引电机轴承异音故障分析

首页 > 新闻中心 > 技术资料    发布时间:2019/2/16 20:48:05 点击量:

 摘 要:牵引电机轴承是在电动机机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件,它的主要功能是支撑电机转子,用以降低牵引电机在传动过程中的机械载荷摩擦系数。轴承是牵引电机中故障率较高的部件,严重时甚至会危及行车安全。本文是对成都地铁2号线10233列电客车在试运行一周时发生的牵引电机轴承异音故障的一些简单探讨,不足之处请大家指正。
关键词:成都地铁车辆;牵引电机轴承;异音故障分析
滚动轴承是牵引电机的重要部件,其运转状况的好坏,直接影响地铁车辆的运行,如发生轴承固死轻则使电机失效,损坏联轴节乃至整个转向架,车辆无法运行,只能请求救援,而轴承固死救援时间长、难度大,会严重影响地铁线路的正常运行次序;重则导致车辆燃轴切轴进而发生脱轨以致危害乘客的安全。

  我们在日常检修中采用两种检查方法对轴承进行一般检查。一是列车回库时动态接车听有无异响;二是日检时检查轴承安装部位温度是否过高。目前牵引电机所有轴承异响故障都是采用上述方法检修发现的。希望通过对异响故障的分析,能对以后轴承检修提供帮助。
  1 事件经过
2014年4月24日,成都地铁2号线10233列电客车(该车到段试运行约1周)在进行动态接车检查时,发现2车2位、5车1位转向架会随轮对转到发出异常的“嗒、嗒、嗒”声,低速时声音更为明显,仔细倾听基本轮对每转一圈就发出一声。对相关转向架的所有部件进行外观检查后未发现异常,检测相关牵引电机各关键部位温度均正常。通过现场多次倾听确认,发现异音由2车4轴、5车1轴牵引电机内发出。
  1.1检查
通过对电机解体检查,发现异音均来自轴伸端的圆柱滚子轴承(成都地铁牵引电机轴伸端使用的是NSK品牌的NU214H52MY1C4EP6X265U5UY内圈无挡边圆柱滚子绝缘轴承)。下面是对编号为23-6-11的轴承的检测情况。
  轴承微动磨损处测量:
  调查的两套轴承外圈滚道面均存在等滚子距微动磨损(最深约5μm),且均在轴承外圈承载区;内圈对应处同样存在等滚子距微动磨损(最深约15μm)。
对润滑脂进行FT-IR分析结果判断,润滑脂未发生氧化劣化现象。润滑脂铜铁粉含量及油分离率、水分含量均在NSK规格值之内。
根据以上现象,推断轴承异音是由轴承内外圈及滚子上出现的微动磨损所引起。
1.2原因分析
分析造成轴承异响的原因为:轴承内外圈滚道产生微动磨损形成凹面,致使轴承滚子的滚道凹凸不平。当电机转动,轴承滚子在滚道上运行时,每次经过凹痕处就会发出异响。通常产生微动磨损的原因有密封不良导致异物进入;润滑脂被污染混入异物;过大载荷、冲击载荷;制造或运输过程中受到冲击等。由于试运行不到1周,故推断轴承是在制造、装机及运输过程中产生的微动磨损。
  如图3,将有微动损伤的轴承内圈滚道面微动磨损处放大,可以观察到原始磨削加工纹路贯穿了轴承滚道上深色的伤痕底部。若伤痕是在轴承制造环节中发生的,原始磨削纹路不会贯穿伤痕底部,会产生断纹,这说明损伤不是在轴承制造环节产生的。
  轴承在装上电机前电机生产厂家有严格的外观检查,不会使用有缺陷的轴承。总装后还会进行电机各项试验,轴承是重要的检查项。牵引电机在运输中,为防止轴承受损,通常在轴伸端转轴的端面加装横担,通过两边的双头长螺杆牢牢固定在电机端盖上,能有效防止转子的窜动和跳动。目前所有电机运输都使用该方法,没有听说出现过故障。最后,转向架组装后要进行点动调试及环线试验,能发现明显的轴承异音。一般情况下微动磨损不可能产生于电机在主机厂的装配、调试环节。
  通过分析判断微动磨损最有可能产生在地铁车辆从出厂长途运输至成都地铁公司的途中。
成都地铁2号线车辆从10223列开始,变为由青岛四方厂只完成车体和转向架,然后发到成都,后续车辆的装配和调试都交给了成南轨负责。车辆出厂后先由铁路运输至成都,这段由于一直是牵引状态,和正常运行无异,不会对轴承造成损伤。到成都后解编,采用大型货车逐节运输至红柳地铁车辆段重新编组。虽然地铁车辆的车轮有止动装置,但是牵引电机的转轴是与小齿轮通过TD挠性板联轴节连接,并没有固定住,而是轴向和径向因为轴承游隙都存在一定的偏摆量。当汽车经过减速带、低洼、凹坑、凸起等复杂路况以及急刹产生颠簸时,产生的冲击力会不断传向地铁车辆转向架各部件。由于轴承游隙的存在,使电机转子在轴承游隙范围内振动。转子的重量通过轴承滚子传递而压迫轴承内外圈滚道面,经过多次反复的冲击在轴承内外圈滚道处产生磨损。而成南轨是新公司,技术和管理水平以及经验较四方厂肯定有一定差距,所以存在整车调试时未发现轴承损伤的几率。
  1.3措施及建议
由于成都地铁没有铁路专线,只有采用公路运输。建议南车四方厂对道路情况进行勘察,重新选择运输线路,尽量选择平坦、宽阔的道路,减少颠簸;要求汽车司机在运输过程中驾驶匀速平稳,减少急刹。
  通过以上措施的实施,后续没有出现新车异音故障。
2 结论
从大量实验和故障案例可知,轴承故障都是由小到大有个发展过程,因此越早发现后果越轻。轴承在运转中无法直接观察,但通过噪音、振动、温度、润滑剂等状况可察知轴承异常。轴承故障种类很多,故障原因也多种多样。比如轴承异音故障,不同的声音故障原因可能相同,同样的声音故障原因可能会不同。这需要在工作中不断的摸索、积累和总结,经验丰富了,才能做出较为准确的判断。
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