李繼紅1 桂俊峰1 屈國慶（qìng）2
（1.北京交通大學電氣工程學院，北京 100044；2.北京金煜瑞利公司，北京 100081）
摘 要：簡要介紹了動車組牽引電機軸承（chéng）的結（jié）構類（lèi）型及檢修（xiū）現狀（zhuàng），分析CRH2動車（chē）組牽引（yǐn）電（diàn）機軸承檢修中存在的問題，通過試驗並參考廠（chǎng）家提供的檢修規程，提出了CRH2動車組牽引電機（jī）軸承檢修方法（fǎ）。
關鍵詞：滾動軸承；牽引電機軸承；檢修規程；注脂量
1 軸（zhóu）承基本要求及結構類型
在高（gāo）速運（yùn）行的動車組（zǔ）上，牽（qiān）引電機軸承（chéng）是確保其安全運（yùn）行的關鍵部件，也是Z容易損壞的部件之一。由於牽引（yǐn）電動（dòng）機空間尺寸受到軌（guǐ）距和動輪直（zhí）徑的限製，其外形尺（chǐ）寸要求盡量（liàng）小（xiǎo）。因此，對（duì）動車組牽引電機軸承的要求除體積（jī）小、重（chóng）量輕、有較高的機械強度和剛度（dù）外，還要求摩擦力（lì）小、安裝拆（chāi）解方便和使用壽命長等（děng）。
動車組牽引電動機外形與普通三相鼠籠（lóng）異（yì）步電動機（jī）類似，每台動車組牽引電動機使用一組軸承（2套），在動力輸出端即靠變速（sù）箱（xiāng）端裝用6311深溝（gōu）球軸承，另一側裝用NU214圓柱（zhù）滾子軸承[1]。
2 檢（jiǎn）修現狀
2.1 修程及相關要求（qiú）
目前我國動車組修（xiū）程分為日檢、月檢、轉向架修和大修4個等級。
（1）日檢（jiǎn）。為每（měi）運行結束後或48h檢修，稱為一級檢修，完成動車組易損易耗部件的更換、調整和補充。通過人工目視和車載信息係統對（duì）動車組技術狀態和部分技術性能進行檢查、檢測，處理（lǐ）臨時發（fā）生的故障。
（2）月（yuè）檢。為每運（yùn）行3×104km或每（měi）月進（jìn）行（háng）一次，稱二級檢修。在一級檢修的基礎上，增加檢修項目，並通過車載信息係（xì）統對車上所有相關設備進行檢測（cè）和性能試驗。如進行（háng）車（chē）軸（zhóu）超聲波探傷（shāng）、踏麵修形、電氣回路絕緣檢測、牽引電（diàn）動機絕緣檢（jiǎn）測和車（chē）下電器過濾器類部件清掃除塵等專項檢修。
（3）轉向（xiàng）架修。每運行45×104km或每年（nián）進行一次（cì），稱（chēng）為三級檢（jiǎn）修。在二級檢修項目的基礎上，進行轉向架（jià）、輪對軸承（chéng）、電機軸承和轉向架（jià）主要零部（bù）件的分解檢修。
（4）大修。每運行90×104km或每3年進行一次，稱為四級檢修。在三級檢修項（xiàng）目基礎（chǔ）上，對動車組各（gè）主係統進（jìn）行分解檢修、特（tè）性試驗，必要時進行車體的塗裝。動車組四級檢修轉向架為：分解檢修包括牽引電動機、輪對軸箱組、轉向架基礎（chǔ）製動裝（zhuāng）置、油（yóu）壓減（jiǎn）振器、牽引拉杆組及軸箱彈簧組（zǔ）等部件。
按動（dòng）車組檢修規程，CRH2型（xíng）動車組運行（45 ±3）×104km或1年須進行三（sān）級檢修（以（yǐ）先到為準，通常是裏程先到），更換軸承潤滑脂；動車組運行到（90 ±10）×104km時須進行四級檢修，更換牽引電機軸承潤滑脂（zhī）或視情更換（huàn）軸承。
2.2 檢修中存在的問題
由於（yú）動車組是引進項目，檢修周期是按廠家提供的規程進行的，而不是根據中國鐵路實際運行條件（jiàn）規定檢修規程。在實施三級（jí）檢修時，對牽（qiān）引電機軸承進行分解檢查（chá）和相關試驗，發現軸承潤滑脂性能沒有變化，牽引電動機（jī）運行數（shù）據（jù）沒有異常，從運行數據（jù）看還沒有達到檢修周期（qī），此時（shí）如果更換牽引電機軸承潤滑脂，將延長停車（chē）時（shí）間並造成潤滑脂的（de）浪費。
3 試驗分析
3.1 試驗數據采集
對軸承進行耐久性試驗，分析轉速、載荷、溫度和振動等參數的（de）影響，尋（xún）找軸承檢修的Z佳周期（qī）。軸（zhóu）承耐久性（xìng）試驗一般是在軸承試驗機[2]上進行，模擬現場轉（zhuǎn）速、載荷（hé）、溫（wēn）度和潤滑等（děng）工況條（tiáo）件，采集和監視軸承運行中溫（wēn）度及振動的變化。試驗中主要采集軸承（chéng）運動時的轉速、溫度和振動信號，當軸承的轉速一（yī）定時，溫度可作為限製準則來判定軸承的轉速能力[3]。溫度過高會使潤滑脂性能發生變化，以至（zhì）失去潤滑作用，使軸承振動加大（dà）。
因此，通過軸承的溫升和振動可以實現對軸承是否存在故障進行初步判斷[4]。
3.2 試驗對比分析（xī）
對2組（zǔ）動車組（zǔ）牽引（yǐn）電機軸（zhóu）承同時進行耐久性試驗，1#試驗軸上安裝已運（yùn）行了100×104km，拆解換脂後（hòu）的軸承；2#試驗軸上安裝來自動車組三級檢修（xiū）現場，運行（háng）裏程已達42.8×104km的（de）軸承。試驗條件為：轉速（sù）6000r/min，徑向載荷2500N，軸向載荷2500N。分別采集2組軸承內、外圈溫度和徑向、軸向（xiàng）振動值進行分析。試驗機保護停車設置為：溫度（dù）80℃，振動50g（g=9.8m/s2）。計劃運行時間為1100h，試驗運行數據如圖（tú）1～圖3所示。
由圖1可知，6311軸承外圈溫度變化範圍為（44±2）℃，內圈為（56±2）℃；NU214軸（zhóu）承外圈溫度變化範圍為（45±2）℃，內圈為（wéi）（56±2）℃。2套（tào）軸承外圈溫度變化範圍不超過（guò）（45±3）℃，內圈溫度變化範圍不超過（56±2）℃，符合（hé）電動機運行中軸承內圈（quān）溫度高於外圈溫（wēn）度的規律（lǜ）。整個試驗過程運行（háng）比較（jiào）平穩，2套軸承的內、外圈溫度曲（qǔ）線變（biàn）化極為相似，這表明1#試驗軸上的牽引電機軸承可以繼續使用。
由圖2可知，在930h（約32×104km）之前，6311軸承外圈溫度變化範圍為（42±3）℃，內圈溫度為（54±2）℃；NU214軸承外圈溫度變化範圍為（41±3）℃，內圈溫度為（54±2）℃。符合電動（dòng）機運行中軸承內圈溫度高於外圈溫度的規律，整個試驗過程運行中比較（jiào）平（píng）穩，2套軸承的內、外圈溫度曲線（xiàn）變化很（hěn）相似。但在930～1040h，即約（yuē）運行了110h，6311軸承（chéng）外圈溫度（dù）上升到46℃，內圈溫度上升到約60℃，處於非正常運行狀態。而NU214軸承運行參數變化不大，處於正常運行狀（zhuàng）態。
由圖3可知，1#試（shì）驗軸6311軸（zhóu）承Z大振動值約為15g；NU214軸承Z大振動值約為15g，運行狀態良好。2#試驗軸在830h（約29×104km）之前，運行（háng）數（shù）據與1#試驗軸相（xiàng）似，運行狀態良好；在830～1070h（約37.4×104km）時，6311軸承振動（dòng）數據變化明顯。6311軸承830～1000h時，Z大（dà）振動值（zhí）達32g；1000～1070h時，Z大振動值達48g；之後振動值又迅速下降到大約15g，即處於正常運行狀（zhuàng）態。
綜合圖2、圖3可以看出：2#試驗軸運行到830h時，6311軸承振動逐漸加大，大約在（zài）1030h時振動Z大值接近（jìn）48g，外圈溫度接近45℃，內圈溫度（dù）接近60℃，但仍沒有超限（振動（dòng）極限值50g、溫度（dù）極限值（zhí）80℃）；繼續運行約40h後，振（zhèn）動、溫度又恢複正常（振動值20g以內、溫度56℃）。出現此情況可能是外界雜質侵入軸承或者軸承內部有脫（tuō）落物，經過200h（約7×104km）的運（yùn）行磨合，雜質被擠到溝道外部或被碾碎，運行數據又與1#試驗軸上的軸承數據相同（tóng）。
從試驗曲線可以看出，換（huàn）脂後的軸承運行38.5×104km沒有故（gù）障，不（bú）換（huàn）脂的軸承可能出現振動或溫（wēn）升，但仍能繼續運行（háng）。如果軸承不換脂繼續運行，為提高運行的安全性可以補加潤滑脂改善軸承內部的運行（háng）環境，延長一（yī）次換脂後的行駛裏程。
4 檢修規程改進方案
從（cóng）軸（zhóu）承壽命估算方法（fǎ）看，在現行中國鐵路運行條件下，軸承實際載荷比設計（jì）的載荷要小很多，故牽引電（diàn）機軸承使用壽命要（yào）比設計壽命長，可（kě）以適當（dāng）延長軸承的運行裏程。從（cóng）牽引（yǐn）電機軸承耐久性試驗結果來看，軸承換脂後一次運行100×104km是可能的。從牽引電機軸承耐久性對比試驗結果可知，軸承（chéng）不換脂一（yī）次可運行81.3×104km，且各種參數仍在安（ān）全運行範（fàn）圍之內。
選取1台動車（chē）組進行現場（chǎng）運行跟蹤，機車在運行到379448km時進行了三（sān）級檢修（xiū），更換了牽（qiān）引電機軸（zhóu）承潤（rùn）滑（huá）脂，在密切（qiē）監視下行駛 到（dào）996945km，進行四級檢修，三級檢修（xiū）到四級檢修之（zhī）間行駛617497km而軸承沒有出現異常，說明換脂後一次運（yùn）行60×104km是可行的（de）。
4.1 檢修方案
根據對比試驗和現場運行分析，提出CRH2型動車組三級檢修由45×104km延長到60×104km，四級檢修由90 ×104km延長到120×104km。即檢修方案為：動車組運行到（30±5）×104km時對牽引電機軸承進行一次補脂，運行到60×104km進行三級檢修，換脂或更換軸承，沒（méi）有異常繼續運行，運行到（90±5）×104km進（jìn）行一次（cì）補脂，運行到120×104km進行四級檢修，換脂或更換軸承，沒有（yǒu）異常繼續運（yùn）行。
4.2 補脂及操作
電機軸承換脂後，軸承內部（bù）及端蓋都是新油脂，運行條件與新軸承相同，使用壽命長。而軸承補脂後，軸（zhóu）承滾道及（jí）端蓋內新、舊（jiù）脂共（gòng）存（cún），運行條件（jiàn）與換新脂軸（zhóu）承不同，補脂（zhī）對軸承滾道（dào）與滾動體表麵保護油膜有修複作用，比不加注油脂軸承運行條件好得多。從換脂與補（bǔ）脂操作（zuò）方麵比較（jiào），換脂比補脂用時長，操作難度大；從成本方麵比較，隻要軸承補脂兩次，安全運行相同裏程後，即使檢修時（shí）更換（huàn）整套軸承也要比多次換脂劃算。
動車組牽引電機軸承補脂，是從軸承的注油孔注脂，無需（xū）拆解電動機（jī），在動（dòng）車組定期檢（jiǎn）修時就可以進行，省時且操作簡單。由於油嘴在軸承的某一點，補脂時要分幾次加注以保證油脂分布（bù）均勻，補脂總量不變。
5 結束語
從動車組牽引電機軸承檢（jiǎn）修規程可以看出，必須製定出適合國內動車組運行條件的檢修規程，應逐漸加大對CRH2型動車組牽引電機（jī）軸承的試驗力度，掌握牽引電機軸承運行不同裏程數時軸承及其潤滑（huá）脂的變（biàn）化情況，獲得使用不同（tóng）油脂的運行數（shù）據，為不同車型、不同線路、不同油（yóu）脂的動車組牽引（yǐn）電機軸承檢修（xiū）提供可靠的數（shù）據支（zhī）持。
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來源（yuán）：《軸（zhóu）承》2012年11期
