牽引電機軸承檢測與故障判斷淺析

龐團利 張薇

【摘 要】本文分析了各型內燃、電力機車牽引電機軸承動態檢測數據，根據檢測波形，判斷軸承運行狀態，改進軸承檢修質量。【關鍵詞】牽引電機；軸承；振動；分析；故障判斷。

【中圖分類號】TM343 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0200-02

隨著鐵路運輸長交路、重載的要求，牽引電機面臨嚴峻的考驗，電機軸承的質量對機車的安全運行也更為重要。牽引電機軸承從靜態、動態檢測，組裝后檢測尤為重要，對其檢測結果的分析可以有效防止軸承故障的擴展，對行車安全是十分必要的。

1、軸承故障的表現形式

滾動軸承是電機運行的重要部件，引起軸承損壞的原因主要表現有滾動體或滾道表面由于疲勞產生的剝離；潤滑不良產生的機械磨損或表面的膠合；溫升較高而引起的變色、軟化；沖擊載荷過大造成表面出現壓痕。以上現象會造成軸承失效，導致電機運行故障。

2、軸承故障檢測方法

振動檢測法是一種常用軸承檢測方法。由于振動檢測相比較噪聲檢測、溫度檢測、間隙測量、油膜電阻檢測等方法更為直接、簡便。并且，振動檢測可以在運用中進行，有效地判斷剝離、裂紋、磨損、電蝕、擦傷、壓痕、燒傷等軸承故障。是目前運用廣泛的軸承故障檢測方法。該方法通過傳感器采集信號，通過傅里葉變換生成頻域信號。通過對該信號進行分析、篩選。根據各個部件的運行頻率，判斷軸承故障位置。

3、檢測與波形分析

通過對檢測頻段的區分，將設備的檢測頻率設定在8KHz的中頻段，有效涵蓋軸承各個元件的固有頻率。通過高通濾波，將頻率在1KHz以下的低頻成分濾去。以減少因電機機械及電源干擾對測量結果的影響。參考檢測儀計算出的峭度系數Kv及加速度均方根值（R.M.S 值）來判斷軸承是否存在故障。

3.1、主要參數設置

解調率： 1

帶通寬度： 10%

高通下限： 2000HZ

aera of PSD頻率限： 2000～8000Hz

共振頻率： 與傳感器共振峰頻率接近

信號類型： 交流/預包絡

截止頻率： 8000HZ/400Hz/200Hz（簡易/精密/低頻）

靈 敏 度： 為傳感器靈敏度（PC/g）

窗口類型： 海寧窗

時域平均： 1次

頻域平均： 8次/1次（簡易/精密、低頻）

3.2、簡易檢測

利用振動波形檢測設備，檢測各部件運行時的振動波形，通過波形分析判別軸承運行情況。根據初始數據積累，跟蹤軸承運行情況。將各型牽引電機的轉速設定為1500±20r/min，每五分鐘進行一次測量校正；測點選擇軸承承載區徑向測量，測點需進行除漆、打磨，并避開螺栓緊固位置；應對測量數據進行有效性分析，排除交流電、機械共振等干擾。共記錄五組測量數據，分析五組數據，若每組Kv、grms 值都符合如下標準傳動端Kv≤5、Grms≤8；非傳動端Kv≤4.5、Grms≤6，則判定軸承良好，診斷完畢。若傳動端Grms≥8時需進行精密分析或低頻分析，Grms≥10時解體檢查；非傳動端均方根值Grms≥6時進行精密分析，Grms≥10時解體檢查。通過簡易診斷我們對軸承進行判斷，剔除出的軸承需進行進一步分析。

3.3、精密及低頻分析

該方法利用故障信號具有沖擊振動的特點，采用共振解調法將故障沖擊產生的高頻共振響應波放大，通過包絡檢測得到其低頻波形，再采用頻譜分析找出故障頻率，確定故障位置。滾動軸承的主要頻率計算參照表3-1。

通過理論計算，可以得到電機的故障頻率。但因轉速測量方法不同，需對轉頻進行校正，以保證特征頻率的準確性。同時對電機再進行低頻分析，通過對振動信號進行低通濾波，查找電機是否存在摩擦、轉子動平衡、組裝間隙過大造成的低頻振動。

3.4、分析實例 1、對一臺落修電機進行檢測，簡易診斷結果均方根值超出試驗標準。調整試驗參數后，進行了精密分析，如圖3.1。功率譜中非常清楚的顯示了特征頻率。此時，電機轉速1484r/min；通過計算峰值頻率136Hz、273Hz為外圈的特征頻率和2倍頻，判斷外圈存在剝離，解體后得到驗證。圖2

分析實例 2、對一臺SS7中修組裝電機檢測，簡易診斷結果顯示峭度值超出試驗標準。調整試驗參數后，進行了低頻分析，如圖3.3。功率譜中非常清楚的顯示了特征頻率。波形采集時電機轉速1249r/min，通過計算峰值頻率21Hz、39.5Hz、61Hz…連續出現轉頻及其2倍頻和3倍頻，判斷轉子動平衡不良或有刮蹭。本著由外至內的檢查原則，對電機壓蓋、油封進行解體檢查，發現活動油封存在變形，與擋圈存在刮蹭。