淺談牽引電機軸承徑向游隙

中車永濟電機有限公司 楊 川 郭紅麗 陳 棟

太原鐵路局永濟機車監造項目部 田澤鵬

軸承徑向游隙是牽引電機裝配質量中諸多關鍵指標之一。軸承內外圈可相對移動的移動量就是軸承游隙，徑向移動量稱為徑向游隙。游隙的大小將會與軸承使用性能息息相關，諸如影響軸承的基本額定載荷乃至壽命，影響電機的振動或異音，并且決定軸承滾動體是否正確運動等。本文分析了牽引電機裝配后軸承徑向游隙的測量方法及提高徑向游隙測量精度。

牽引電機是高速動車組、電力機車和電傳動內燃機車主傳動系統中的關鍵設備。牽引電機軸承用來支撐因轉子軸和聯軸節的質量而引起的徑向載荷，實現頻繁的運轉、停止循環作業，由于運行時轉向架振動的影響，軸承要承受一定的動載荷。與車軸軸承和齒輪裝置軸承相比，牽引電機軸承的使用環境嚴酷的多，其軸承的配置，一般在傳動側采用圓柱滾子軸承，在非傳動端采用有支撐轉子軸向運動功能的深溝球軸承或圓柱滾子軸承。軸承游隙是保證電機得以靈活無阻滯地運轉，同時保證電機運轉平穩。軸承游隙對電機動態性能（振動、噪聲）和旋轉精度，使用壽命（磨損與疲勞）的承載能力都有很大影響。因此，裝配游隙測量是衡量零部件質量（軸承、端蓋，軸承座等）及裝配質量的重要指標和檢測手段。

1.軸承徑向游隙的定義

軸承徑向游隙是指軸承的一個套圈固定，另一個套圈不受載荷時，沿徑向從一個極限位置到另一個極限位置的移動量。按照軸承所處的狀態，徑向游隙可分為下列三種：

1.1 原始游隙

軸承安裝前自由狀態時的游隙。原始游隙是由制造廠加工、裝配所確定的。測量時給軸承施加一定測量載荷后，測出原始游隙，也可稱為理論游隙。

1.2 裝配游隙

軸承安裝于電機轉軸和端蓋軸承室后剩余的游隙。由于過盈裝配，或使內圈增大，或使外圈縮小，或二者兼而有之，均使裝配游隙比原始游隙小。

1.3 有效游隙

電機以規定條件旋轉達到一定溫度狀態且視為毫無載荷所致彈性變形時的軸承游隙，即只考慮內外圈配合所致游隙減少量與內外圈溫差造成的游隙變動量，視為空載時的游隙。

1.4 工作游隙

電機軸承在一定載荷進行旋轉時的游隙，它已考慮軸承載荷對彈性變形量的影響。

2.電機軸承徑向游隙的測量

在正常使用的電機，徑向游隙是指電機裝配后軸承徑向游隙的測量，即軸承的裝配游隙，裝配游隙是判定電機軸承關聯件（轉軸、端蓋）是否裝配到位重要指標之一，其測量方法如下：

2.1 塞尺法

用塞尺測量，確認滾動軸承最大負荷部位，即電機裝配后軸承12點位置，在滾動體與內圈之間塞入松緊相宜的塞尺，轉軸旋轉1/4周，旋轉一次，測量一次，連續測量4次，取平均值即為軸承的進行游隙。此種方法廣泛應用于圓柱滾子軸承，不適用于深溝球軸承。

2.2 撬杠法

將百分表底座吸附于電機端蓋上，將百分表表頭放置在靠近所測量的軸承的轉軸上部，用人力或液壓缸力將轉軸撬起，百分表指針走的值即為軸承徑向游隙。此種方法廣泛應用于深溝球軸承，但此方法測量誤差較大。

2.3 翻身法

將電機裝在可旋轉180°的翻轉機上，將百分表表頭放置在靠近所測量的軸承的轉軸上部，翻轉電機180°，百分表指針走的值即為軸承徑向游隙。此種方法測量準確，但較為費時、費力，且成分較高。

3.軸承徑向游隙測量方法改進

上述談到的游隙測量方法中，塞尺法對于深溝球軸承無法進行測量，翻身法需要購置翻身機，翻身夾具，成本較高，費時費力，不適合批量生產或整機批量檢查。只有撬杠法適用性較強，滿足圓柱滾子軸承、深溝球軸承的測量，且方便、快捷，但誤差較大，現在的重點就是怎么消除誤差。

3.1 誤差產生的原因

3.1.1 轉軸撬起力引起的誤差

用人工或液壓缸將轉軸向上撬起至極端位置時，由于未給出撬起力大小或人工無法保證撬起力穩定，過大造成軸承自身和殼體的彈性變形，影響測量的準確性；過小轉軸還未達到極端位置，造成測量值必實際值小。

3.1.2 百分表放置位置引起的誤差

測量時，要求百分表放置在靠近所測軸承最近的轉軸上面，但牽引電機結構造成的百分表與零部件干涉，實際測量時，百分表測量位置與實際軸承位置距離偏差較大，因此，測量點的誤差，造成測量結果偏差。

3.2 測量方法改進

針對上述誤差產生的原因，以某產品為例進行以下改進：

3.2.1 撬起力的計算

已知某產品轉子組件質量為200Kg，C點為兩端的撬起點，A、B點為兩端軸承位的重心點。見圖1：

圖1 電機轉子軸承受力模型簡化圖

根據圖1，要計算當B端剛剛離開地面時，在軸頭位置C點工裝處需要至少多大的提升力F？

根據力矩平衡，以B為支點：LOB=59+351/2=234.5mm;LCB=618.5+60-15.5=663mm; G=mg; (式中50數值為工裝尺寸)

F=mg，則C處需要提升質量為：

3.2.2 百分表位置偏差計算

已知某產品的軸承位中心距AB，已知百分表測量點與所測軸承中心點距離AD，已知百分表測量測量值0.067mm，見圖2。計算A點軸承位裝配游隙值。

軸承實際的裝配游隙為0.05mm，百分表位置偏差為0.017mm。

圖2 百分表測量游隙誤差圖

4.結語

在實際應用中，由于轉子組件各零部件的質量存在偏差及避免轉軸出現彈性變形造成的誤差，因此，應將提升力F設定測量范圍經驗值為F上下浮動10-20%，即測量起始力F·（80%-90%）～測量最大力F·（110%-120%）；百分表讀數時，作業人員按公式計算記錄游隙值比較麻煩，應根據軸承生產廠家給出的原始游隙范圍，制作實際游隙對應表，或工藝人員將設計游隙轉化為實際工藝測量游隙。