牽引電機驅動端軸承故障分析與處理

常永華

摘 要：牽引電機作為機車動力傳遞的重要組成部分，其工作運行的質量直接關系著機車的運行效率，而軸承是牽引機中最為重要的部件，其主要承擔著轉子重量以及機車行駛過程中出現的振動與沖擊，在實際應用中，由于牽引電機軸承出現故障而影響機車正常運行的情況時有發生，因此對牽引電機驅動端軸承故障分析與處理進行探討具有重要的意義。

關鍵詞：牽引電機；驅動端軸承；齒輪箱油

中圖分類號：TH133 文獻標志碼：A

0 引言

鐵路運輸作為承擔我國大部分運輸任務的基礎性運輸方式，其行駛安全、穩定、快捷運行關系著社會民生與發展，而牽引電機作為機車動力傳遞的重要組成部分，其工作運行的質量直接關系著機車的運行效率。軸承是牽引機中最為重要的部件，其主要承擔著轉子重量以及機車行駛過程中出現的振動與沖擊，因此，高質量的軸承對機車的穩定行駛具有積極作用。但是在實際應用中，經常會出現機車牽引機軸承磨損、電機卡死等情況，其對機車的安全運行造成巨大威脅。因此，該文以HXD2型交流傳動電力機車為研究對象，其牽引電機驅動端軸承早期出現了異常磨損現象，嚴重影響了列車的運行安全。該文首先闡述了牽引電機驅動端軸承故障成因，之后根據對牽引機的外觀檢查以及齒輪箱油的檢查得出分析結論，最后結合實際經驗提出牽引電機驅動端軸承故障處理措施，以期為機車的正常行駛提供基礎保障。

1 牽引電機驅動端軸承故障成因

某電力機務段使用的180臺HXD2型電力機車由于自運營以來長時間處在滿負荷甚至超負荷，因此，機車的運行質量大打折扣，牽引電機驅動端軸承發生嚴重磨損，影響到機車的安全穩定行駛。在2009年11月3日，HXD2型機車更是出現4臺機車的10臺牽引電機驅動端軸承磨損問題。在事故出現后，機段的維護人員對HXD2型機車牽引電機驅動端軸承間隙情況進行了檢查。

根據查閱原設計規范可知，HXD2型機車牽引電機驅動端軸承的設計間隙是0.12 mm～0.2 mm，而軸承的報廢間隙為0.27 mm，而根據普查得到的牽引電機驅動端軸承間隙測量可知，10臺牽引電機中的78臺軸端軸承的間隙超過設計值，即發生軸承磨損情況。下面將從拆解外觀檢查以及齒輪箱油兩方面分析牽引電機驅動端軸承故障成因。

1.1 拆解外觀檢查及分析

該次進行的拆解外觀檢查主要包括故障牽引電機處傳動齒輪的檢查以及齒輪現場拆解的分析。其中，對牽引電機故障齒輪拆解后發現，故障軸承滾柱表面的磨損程度較大，甚至一些滾柱表面還出現凹坑。部分軸承已經完全損壞。對全部故障軸承拆解檢查后，大約1/2的滾柱表面出現磨損，且在軸承內環位置可發現較為明顯的磨損痕跡。在調查中還發現一些軸承由于受損嚴重而無法正常使用。經過對故障牽引電機處傳動齒輪的檢查發現傳動齒輪并無明顯損傷，但在齒輪的表明存在明顯的黑色灰塵。

從拆解檢查來看，軸承表面沒有明顯遭受沖擊的痕跡，滾柱、軸承內套有較為明顯，而滾柱和內套間磨損嚴重且主動齒輪表面存在明顯的黑色灰塵，初步判定為齒輪箱油存D 污染。HXD2型機車牽引電機驅動端采用的是圓柱滾子軸承，把齒輪箱內齒輪油當成潤滑金來進行軸承的潤滑，而牽引電機的冷卻風從進風口進入后流經定子、轉子通風口，而另外一路則是流經軸承驅動端端蓋的3個通風口，經密封套通風口以及回油孔進入齒輪箱，根據分析：由于該條線路是主要的運煤線路，線路周邊的環境受到煤灰的影響而出現污染，當冷卻風壓力大時則會使線路周邊的煤灰跟隨冷卻風進入齒輪箱，最終導致齒輪油污染，引起軸承損壞。

1.2 齒輪箱油分析

HXD2型機車齒輪油使用的是BPEnergearSHX-LS75W-90齒輪潤滑油，為分析齒輪箱油被污染的情況首先對故障電機齒輪箱油進行化驗。表1為化驗結果。

從表1中可以發現：齒輪油品的各項理化指標符合標準要求，而油內鐵元素的含量較高，分析原因主要為機組鋼質零件磨損嚴重，油中銅元素的含量也較高，這說明軸承架部磨損程度較高，而硅元素含量過高則表明油體受到粉塵污染較為嚴重，通常來源于空氣中的粉塵污染。

2 分析結論

結合上文數據分析可以得出：HXD2型電力機車牽引電機驅動端軸承出現游隙過大是由于齒輪油污染引起的，在機組運行過程中齒輪油由于被線路周邊煤灰而污染造成的軸承異常磨損。接著，對造成齒輪油被污染的原因進行深入分析可以得知：

（1）齒輪油更換不及時。由于齒輪油更換不及時會讓箱內磨損物不能正常排出，這就會造成箱內污染物積聚，對軸承的潤滑造成不良影響，最終使軸承滾柱出現損壞。

（2）如前文所述，該線路主要為運煤線路，在機車行駛時不可避免地會出現沿線的煤灰隨冷風進行齒輪箱，造成齒輪油被污染，進而使機組牽引電機驅動端軸承產生游隙過大問題。

（3）電機與輪對組裝前零部件和齒輪箱內可能存在鑄造遺留的灰塵或殘渣。

3 牽引電機驅動端軸承故障處理

為確保機車的穩定運行為，解決牽引電機驅動端軸承故障主要采取下列措施：

（1）替換更新所有已損壞牽引電機驅動端軸承，并對電機進行優化。在機組內的電機轉子軸上設置徑向密封環，增加電機與齒輪箱間的密封效果，進而使冷卻風進入機組齒輪箱的流量。另外，將驅動端的端蓋優化升級降低機組密封套內壓力，即在牽引電機和齒輪箱間的密封套內增加3個孔，并使用鋼質導管和外界相連，同樣可以有效降低進入齒輪箱的風量，同時增加的3個孔同樣可用來將隨著冷卻風進入的煤灰粉塵排出。

（2）確保機組傳動齒輪和箱體內部的清潔無異物。技術維修人員在更換軸承前應首先將電機齒輪以及齒輪箱進行整體除污，確保齒輪箱油的干凈、無污染。

（3）組織專人在牽引電機驅動端軸承處黏貼溫度試紙。溫度試紙的黏貼是為了對軸承的溫度進行實時監控，從而保證機車的正常行駛。

（4）技術維修人員定期對齒輪箱內磁性排油螺栓清潔。

4 結語

牽引電機作為機車動力傳遞的重要組成部分，其工作運行的質量直接關系著機車的運行效率，而軸承是牽引機中最為重要的部件，高質量的軸承對機車的穩定行駛具有積極作用。但是在實際應用中，經常會出現機車牽引機軸承磨損、電機卡死等情況，其對機車的安全運行造成巨大威脅。因此，在實際應用中如何確保牽引電機驅動端軸承不受磨損以及在牽引電機驅動端軸承出現故障進行處理成為重點。

參考文獻

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