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机车牵引电机牵引轴承故障分析

2018-07-04
曾庆祝
  摘 要:轴承是机车牵引电机的重要部件,也是极易发生故障的部件之一。通过对电机轴承故障的分析,兼顾诊断参数敏感性与稳定性的特点,研究了结合振动加速度有效值和峭度系数的轴承故障。在判断轴箱轴承故障上,现场比较容易掌握再详述。本文重点阐述在判断牵引电机轴承故障的一些经验和成功案例。以期给同仁提供一定的借鉴。
  关键词:机车;牵引电机;轴承故障
  牵引电机轴承、轴箱轴承是内燃机车走行部分的关键部件。具体使用过程中,如果抱轴承出现故障,轻者需要临时检修机车的扣车,重者可能引发列车机破问题,甚至威胁列车的行车安全。轴承在高冲击、高转速、高负载和强振动的恶劣条件下工作,怎样保证其安全运转,对于检修者来说是一件十分繁杂而困难的工作。因此,找出轴承故障的主要原因并采取一定的对策,提高轴承的使用安全性,将轴承故障消灭在萌芽状态,是行车安全的需要,也是节约检修成本的需要。
  1 机车牵引电机轴承故障的检测方法
  目前较为普遍的牵引电机轴承故障的测量参数主要有以下2种:轴承在运行时的振动参数以及温度高低。依据检测轴承温度的原理所开发的仪器虽然简单便捷,但是缺乏有效的轴承故障前期预防、警示作用。一旦在运行过程中检测出温度异常,轴承一般都已经出现了严重的故障,后果相当严重。所以,通过测定轴承运行振动参数来提早发现和预防轴承故障的方法,可作为机车小辅修时使用的主要检测方法。而温度检测方法可凭检测装备简便,检测方法简单的优势,在实时监控中,对防止故障进一步恶化起提醒作用,也是机车轴承实时检测中必不可少的安全检测方式。
  2 故障原因分析
  2.1抱轴承紧固螺栓松动断裂
  当机车通过曲线之后,钢轨就会对机车轮的边缘产生轴向力作用,此时轮对就会沿着轴向进行移动;对于电力机车牵引电机来说,以半悬挂方式为主,当牵引电机通过抱轴承在轮轴中抱住,轮对的轴向移动,就会对电机形成轴向力,并带动电机的移动过程;当机车通过曲线之后,轮对的轮芯凸台就会和抱轴瓦的瓦挡挤压到一起,随着轮对的不断旋转,抱轴瓦呈相对静止状态,二者形成一道摩擦力,给抱轴瓦的运行带来磨损;当机车长时间处于曲线运行状态,其间的间隙就会越来越大,而牵引电机的轴承为钢件结构,不容易受到磨耗影响,因此在轴承端盖的固定螺丝,就会承受较大的轴向力,长此以往容易造成螺丝断裂?;翟诵械乃俣缺冉峡?,在走行过程中,抱轴承位置的震动频率加快,此时冲击荷载力也随之增大,如果仅依靠原有的抱轴承螺栓作用,可能造成螺栓松动问题。
  2.2滚动体及滚道表面拉伤
  牵引电机轴承、轴箱轴承都属于滚动轴承。滚动轴承在旋转时并非纯滚动,而是在滚动的同时存在着多种滑动。轴承在旋转中因滑动而产生滑动摩擦阻力。高速运转下的轴承滚子和保持架上的惯性力和滑动摩擦阻力的相互作用,使得在滚道上滑动的滚动体及滚道表面拉伤。
  2.3抱轴承烧瓦
  抱轴瓦润滑不良及抱轴承温升大都是抱轴承烧瓦的直接原因。抱轴瓦质量问题。由于抱轴瓦内侧圆弧面的合金层选材不正确,因此发生龟裂问题;如果抱轴瓦内侧的圆弧面合金层搅拌不均匀,也会引起部分合金层的含铅量过高,此时合金层变软,在使用过程中,合金层沿着轴轴径的运行方向涌动,在轴颈和轴瓦之间形成乌金,并逐渐堆积,破坏了轴瓦表面的物理形态;和金属块剥离现象;抱轴瓦内侧圆弧面合金层材质与瓦背结合强度不够。
  2.4轴承滚动体疲劳剥离
  轴承滚动体疲劳剥离的原因很多,轴承内、外圈滚道缺陷、轴承游隙过大、轴承超期使用、轴承本身材质存在缺陷都会导致滚动体剥离。轴承在长期使用过程中所处的大载荷、高转速状态也是轴承疲劳的重要原因之一。滚动体在轴承内、外圈滚道内不断旋转、滑动,滚道本身的缺陷使滚道表面凹凸不平,过大的游隙使滚动体在运动中承受高频率、高强度的的冲击载荷,再加上轴承本身的材质缺陷以及轴承的超期限使用将造成轴承滚动体的疲劳剥离。
  2.5抱轴承固死
  抱轴承紧固螺栓松动断裂、抱轴瓦润滑不良、温升较大或烧瓦,这些轴承故障发生后,若没有及时检查修理,均会造成抱轴承固死,产生严重事故。
  3.有效的防止措施及解决办法
  3.1防止抱轴承紧固螺栓松动断裂的有效措施
  当机车进行年检时,需要加强控制轮对轮芯凸台和轴瓦瓦挡之间的间隙。对于牵引电机在轮对上的窜动量,尽可能取下限值。使用膨胀型抱轴承紧固螺栓,由于该种螺栓属于空心型,在外层的工作螺套位置,存在可以涨开的切口,当外部的工作螺纹紧固之后,只需要再次实行紧固处理,就可保障内部实心螺栓的正常运行。
  3.2保证抱轴承组装质量
  在抱轴承实际组装过程中,首先要保证抱轴承轴瓦的几何尺寸,瓦与轴的配合间隙要达到0.2~0.8mm的技术要求范围。同时必须严格保证抱轴瓦镟修时的形状误差。因为抱轴瓦孔的形状误差会直接导致组装后载荷分布的不均匀,会加速抱轴瓦的磨损,同时也影响到轴瓦的配合油隙,干扰或破坏润滑状态。所以在对测量抱轴瓦瓦孔尺寸时,必须从抱轴瓦的上、中、下3个部位各选三点,共计进行9次测量来保证加工后的精度。
  3.3防止抱轴瓦润滑不良的方法
  根据备品组装的相关标准,严格落实各道工序,确保油盒处于清洁状态。在抱轴瓦和轴颈之间保持有效的径向间隙。同时,由专业的验收人员对抱轴瓦的间隙进行测量,并做好相应记录。在清洗机车时,注意?;ず门鲁迸率考?,做好对工作人员的培训,提高素质。对集油器进行定
期拆检,检测拉力弹簧拉力,当发现给油毛线磨损时,应及时更新。注重规范轴承的内外圈尺寸以及游隙。轴承的游隙状态,将对滚子运动的状态产生直接影响,包括轴承的寿命、噪声、振动以及摩擦等。
  3.4规范工艺范围和运用状态检查标准
  在机车辅修过程中,应重视抱轴承内部状态的检修,明确抱轴承的检查标准。保持抱轴承油清洁度,呈发亮状态;如果出现油质发黑现象,需及时更换抱轴承油。保持抱轴承油位表的干净、透亮,底色为白色,如果油位表不符合标准,则需及时更换。在抱轴承的油位表中,需要设置油位刻度线,如果毛线架的接触面出现板结、存在钨金碾片等情况,必须及时扣修机车,进行入库处理。
  3.5加强运行机车轴承顶轮检测与保养
  机车投入运行后,加强对牵引电机轴承和轴箱轴承外观状态检查,按规定添加轴承脂进行保养?;翟谠诵型局兴媸闭莆罩岢械脑俗刺?,及时准确地判断轴承状态。大、中修机车运用后,每半年必须进行一次顶轮检测,直至机车下一个中修为止,以便对轴承实施动态检测,可以发现轴承早期故障并及时处理。
  参考文献
  [1]蔡永彬.牵引电动机轴承故障检测的探讨[J].内燃机车,2008(5):15-16.
  [2]郭晓冬.东风4D内燃机车牵引电机轴承故障的简易振动检测法[J].煤矿现代化,2009(6):87-88.
来源:《中国科技博览》2017年48期
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