動車組牽引電機(jī)用軸承檢修周期間隔延長的分析

陳 波，侯方東，田 慶

（中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

0 前言

CRH2與CRH380A型動車組分別指250 km/h和350 km/h速度等級動車組，檢修周期分為五個等級，一級、二級修為運(yùn)用修，三級、四級、五級修為高級修，檢修周期循環(huán)見圖1[1]。該檢修周期是通過用較密集的地面檢修，保障在高密度發(fā)車的情況下運(yùn)營低故障率和高準(zhǔn)點(diǎn)率，隨著國內(nèi)動車組開通線路增多、運(yùn)營里程加長，為減少動車組檢修時間，提高運(yùn)營的高上線率?？紤]將動車組牽引電機(jī)軸承高級檢修間隔周期由60萬km延長至120萬km。

圖1 運(yùn)行修和高級修周期循環(huán)

1 現(xiàn)行檢修規(guī)程

牽引電機(jī)屬于動車組核心部件，在運(yùn)用修和高級修需要進(jìn)行相應(yīng)檢查，具體如下。

（1）運(yùn)用修：外觀及安裝狀態(tài)良好，連接螺栓無松動，防松標(biāo)記清晰無錯位，傳動端和非傳動端無滲油現(xiàn)象。

（2）高級修：三級修是將牽引電機(jī)從轉(zhuǎn)向架分離并返廠拆解做詳細(xì)的檢查，其中主要是對傳動端和非傳動端內(nèi)潤滑油脂更換新品，并對軸承清洗檢查，如發(fā)現(xiàn)有壓痕、磨損和轉(zhuǎn)動異響等現(xiàn)象則更換新品[5]。四級、五級修是返廠后對軸承和油脂全部更換新品，同時在電機(jī)入廠和出廠都會做例行試驗(yàn)檢查。

由于牽引電機(jī)每運(yùn)行60萬km后需要返廠拆解檢修，該過程在高級修中占用大量時間，是制約檢修周期的主要因素。

根據(jù)現(xiàn)代油脂潤滑理論和試驗(yàn)表明，油脂充分潤滑可以顯著延長軸承加油周期及其使用壽命[2]，為此通過采取對牽引電機(jī)軸承在適當(dāng)運(yùn)行里程下補(bǔ)加油脂的方式，實(shí)現(xiàn)動車組檢修間隔周期的延長。

2 軸承油脂補(bǔ)充量及周期可行性分析

2.1 油脂補(bǔ)充量

CRH2與CRH380A型動車組牽引電機(jī)采用相同型號的軸承，其中傳動端軸承型號為NU214（圓柱滾子軸承），非傳動端軸承型號為6311（深溝球軸承），通過對兩端的注油孔補(bǔ)加油脂，可沿注油管道進(jìn)入到端蓋的環(huán)狀儲油室，為軸承的摩擦起到潤滑作用[3]，軸承油脂補(bǔ)充量按如下公式計(jì)算：

G=0.005DB

其中：G—潤滑脂補(bǔ)充量，D—軸承外徑，B—軸承寬度。

根據(jù)軸承型號可計(jì)算出潤滑脂補(bǔ)充量如表1所示。

表1 潤滑油脂補(bǔ)充量

由于軸承結(jié)構(gòu)及補(bǔ)脂管道較長等因素，將補(bǔ)脂量定在20～25 g，并通過實(shí)際補(bǔ)脂測試和分解結(jié)果來看，傳動端和非傳動端軸承端面有新油脂，軸承內(nèi)的舊油脂部分被擠出，滾道和端面內(nèi)新、舊脂共存[4]。

2.2 油脂補(bǔ)充次數(shù)

牽引電機(jī)軸承在加注油脂后，儲油室都會留有一定空間，避免轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生過高的溫升，按照補(bǔ)脂量控制在20～25 g范圍內(nèi)，儲油室剩余補(bǔ)脂空間及補(bǔ)脂次數(shù)見表2。油脂在軸承轉(zhuǎn)動中也有相應(yīng)消耗，在補(bǔ)脂后仍會留有一定空間。

表2 軸承儲油室剩余空間及補(bǔ)脂次數(shù)

雖然CRH2與CRH380A型動車組運(yùn)行速度相差較大，由于電機(jī)傳動比不同，在轉(zhuǎn)向架輪對全磨耗情況下轉(zhuǎn)速相差較小，如表3所示，為了后續(xù)跟蹤試驗(yàn)時的管理和操作將補(bǔ)脂次數(shù)統(tǒng)一定為3次。

表3 動車組全磨耗轉(zhuǎn)速

3 跟蹤抽檢試驗(yàn)結(jié)果

通過上述理論計(jì)算分析，對各抽選的兩列CRH2與CRH380A型動車組分別在運(yùn)行至30、60、90萬公里時補(bǔ)加油脂，共3次，每次補(bǔ)脂量為20～25 g，為了驗(yàn)證每次補(bǔ)脂后牽引電機(jī)內(nèi)軸承和油脂的狀態(tài)是否滿足運(yùn)行要求，分別在60萬、90萬和120萬km時分別對每列的M1車、M2車和M3、M4車牽引電機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場拆解，每個M車有4臺牽引電機(jī)，對應(yīng)取出每套軸承和油脂進(jìn)行檢測和分析研究。

由于在2014年就開始對上述4列動車組進(jìn)行跟蹤抽檢試驗(yàn)，CRH2型動車組經(jīng)過2年多時間完成120萬km運(yùn)行，CRH380A型動車組經(jīng)過1年半時間完成120萬km運(yùn)行，60萬和90萬km時對牽引電機(jī)軸承和油脂檢測的內(nèi)容和方法與120萬km相同，下文主要介紹牽引電機(jī)運(yùn)行完120萬km后軸承與油脂的檢測結(jié)果。

3.1 潤滑脂化驗(yàn)結(jié)果

對所抽檢M3、M4車的32套軸承，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果表明油脂的鐵粉含量、銅粉含量、水分含量和油分離率均在判斷基準(zhǔn)值內(nèi)；另外，通過FT-IR分析潤滑脂也未發(fā)生氧化劣化現(xiàn)象[6-7]，表4是某套軸承油脂化驗(yàn)結(jié)果。

3.2 軸承檢測結(jié)果

3.2.1 軸承外觀檢查

抽檢的軸承在清洗前后分別對軸承端面、內(nèi)外徑、滾動體和保持架進(jìn)行外觀觀察檢查，并在清洗后著色探傷檢查。軸承作為重要走行部件，使用中滾道面如出現(xiàn)剝離將會產(chǎn)生熱切軸等行車安全故障，圖2是對某套軸承圈滾道面局部放大100倍進(jìn)行微觀觀察和著色探傷處理，檢查是否有壓痕、碰痕或裂紋出現(xiàn)[8]。

表4 某套軸承油脂化驗(yàn)結(jié)果

3.2.2 軸承形狀和圓度檢測

對圓柱滾子軸承和球軸承內(nèi)外圈及滾動體輪廓線形狀和圓度形狀進(jìn)行測量，其中綠色代表實(shí)際所測值，紅色代表參考基準(zhǔn)。

如圖3所示，個別軸承形狀檢測存在壓痕深約8 μm，該壓痕深度是在個別點(diǎn)上出現(xiàn)，分析可能原因是軸承發(fā)送到檢測機(jī)構(gòu)運(yùn)送中碰撞所致，正常很淺的壓痕以及圓度測量在2～3 μm范圍內(nèi)的，屬于標(biāo)準(zhǔn)范圍之類，可以繼續(xù)使用。

3.2.3 軸承內(nèi)外徑尺寸、徑向游隙及絕緣阻抗值測試

表5是對圓柱滾子軸承和球軸承的內(nèi)外徑尺寸、徑向游隙及絕緣阻抗值進(jìn)行測試，所測數(shù)值也是在規(guī)定值之內(nèi)。

對所抽選的軸承進(jìn)行外觀檢查、著色探傷未見表面微裂紋，軸承母線形狀及內(nèi)外圈圓度均無異常，軸承內(nèi)外圈基本尺寸、游隙及絕緣阻抗值均在規(guī)格值范圍內(nèi)。個別軸承外圈上僅發(fā)現(xiàn)輕微的碰痕、表面粗糙、變色以及條痕，該原因分析可能為軸承運(yùn)送過程中防護(hù)不當(dāng)出現(xiàn)了碰撞導(dǎo)致，并且認(rèn)為除了有碰痕的軸承外，其他軸承可繼續(xù)使用。實(shí)際在60萬、90萬km抽檢時軸承和油脂的狀態(tài)都較良好，才有了繼續(xù)運(yùn)行至120萬km的可行性。

4 結(jié)束語

通過對CRH2與CRH380A型動車組跟蹤抽檢結(jié)果可以看出，牽引電機(jī)軸承和油脂的狀態(tài)都較良好，說明每運(yùn)行30萬km加注油脂20～25 g的方法對軸承能起到較好的潤滑作用。根據(jù)120萬大量的檢測結(jié)果，如果軸承在運(yùn)送中防護(hù)得當(dāng)避免碰撞，大部分軸承仍然是可以繼續(xù)使用的，軸承的使用安全余量較大，因此，采用補(bǔ)脂的方式使?fàn)恳姍C(jī)軸承檢修周期間隔延長至120萬km是可行的。

圖2 某套軸承內(nèi)、外圈滾道面檢查和著色探傷

圖3 某套軸承內(nèi)、外圈滾道面和圓度形狀測量

表5 某套軸承內(nèi)外徑尺寸、徑向游隙及絕緣阻抗

參考文獻(xiàn)：

［1］柴孝杰，徐磊.動車組用聯(lián)軸節(jié)高級修周期間隔延長至120萬km可行性分析［J］.鐵道車輛，2016，54（11）：41-44.

［2］高興，曹君慈，張奕黃，等.和諧與先鋒號動車組牽引電機(jī)潤滑脂對軸承運(yùn)行的影響分析［J］.軸承，2013（10）：25-29.

［3］施洪生，張奕黃，高培慶.高速牽引電機(jī)軸承關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢［J］.機(jī)車電傳動，2007（2）：1-5.

［4］李繼紅，桂俊峰，屈國慶.CRH2動車組牽引電機(jī)軸承檢修周期的探討［J］.軸承，2012（11）：22-25.

［5］王滔，郭磊.高速牽引電機(jī)的檢修［J］.電機(jī)技術(shù)，2014（1）：53-56.

［6］侯有忠，姜建東，朱崇飛，等.動車組軸箱軸承劣化潤滑脂的檢測與分析［J］.軸承，2015（10）：29-31.

［7］劉婧.油脂分析法用于車輛軸承故障診斷的可行性分析［J］.軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2016（6）：52，111.

［8］叢韜，韓建民，張弘等.軸承鋼內(nèi)部缺陷對動車組軸承服役壽命的影響［J］.中國鐵道科學(xué)，2014，35（3）：78-81.