牵引电机驱动端轴承故障分析与处理

牵引电机驱动端轴承故障分析与处理

作者：常永华

来源：《中国新技术新产品》2019年第08期

摘要：牵引电机作为机车动力传递的重要组成部分，其工作运行的质量直接关系着机车的运行效率，而轴承是牵引机中最为重要的部件，其主要承担着转子重量以及机车行驶过程中出现的振动与冲击，在实际应用中，由于牵引电机轴承出现故障而影响机车正常运行的情况时有发生，因此对牵引电机驱动端轴承故障分析与处理进行探讨具有重要的意义。

关键词：牵引电机；驱动端轴承；齿轮箱油

中图分类号：TH133 文献标志码：A

0 引言

铁路运输作为承担我国大部分运输任务的基础性运输方式，其行驶安全、稳定、快捷运行关系着社会民生与发展，而牵引电机作为机车动力传递的重要组成部分，其工作运行的质量直接关系着机车的运行效率。轴承是牵引机中最为重要的部件，其主要承担着转子重量以及机车行驶过程中出现的振动与冲击，因此，高质量的轴承对机车的稳定行驶具有积极作用。但是在实际应用中，经常会出现机车牵引机轴承磨损、电机卡死等情况，其对机车的安全运行造成巨大威胁。因此，该文以HXD2型交流传动电力机车为研究对象，其牵引电机驱动端轴承早期出现了异常磨损现象，严重影响了列车的运行安全。该文首先阐述了牵引电机驱动端轴承故障成因，之后根据对牵引机的外观检查以及齿轮箱油的检查得出分析结论，最后结合实际经验提出牵引电机驱动端轴承故障处理措施，以期为机车的正常行驶提供基础保障。

1 牵引电机驱动端轴承故障成因

某电力机务段使用的180台HXD2型电力机车由于自运营以来长时间处在满负荷甚至超负荷，因此，机车的运行质量大打折扣，牵引电机驱动端轴承发生严重磨损，影响到机车的安全稳定行驶。在2009年11月3日，HXD2型机车更是出现4台机车的10台牵引电机驱动端轴承磨损问题。在事故出现后，机段的维护人员对HXD2型机车牵引电机驱动端轴承间隙情况进行了检查。

根据查阅原设计规范可知，HXD2型机车牵引电机驱动端轴承的设计间隙是0.12 mm～0.2 mm，而轴承的报废间隙为0.27 mm，而根据普查得到的牵引电机驱动端轴承间隙测量可知，10台牵引电机中的78台轴端轴承的间隙超过设计值，即发生轴承磨损情况。下面将从拆解外观检查以及齿轮箱油两方面分析牵引电机驱动端轴承故障成因。

1.1 拆解外观检查及分析

该次进行的拆解外观检查主要包括故障牵引电机处传动齿轮的检查以及齿轮现场拆解的分析。其中，对牵引电机故障齿轮拆解后发现，故障轴承滚柱表面的磨损程度较大，甚至一些滚柱表面还出现凹坑。部分轴承已经完全损坏。对全部故障轴承拆解检查后，大约1/2的滚柱表面出现磨损，且在轴承内环位置可发现较为明显的磨损痕迹。在调查中还发现一些轴承由于受损严重而无法正常使用。经过对故障牵引电机处传动齿轮的检查发现传动齿轮并无明显损伤，但在齿轮的表明存在明显的黑色灰尘。

从拆解检查来看，轴承表面没有明显遭受冲击的痕迹，滚柱、轴承内套有较为明显，而滚柱和内套间磨损严重且主动齿轮表面存在明显的黑色灰尘，初步判定为齿轮箱油存D 污染。HXD2型机车牵引电机驱动端采用的是圆柱滚子轴承，把齿轮箱内齿轮油当成润滑金来进行轴承的润滑，而牵引电机的冷却风从进风口进入后流经定子、转子通风口，而另外一路则是流经轴承驱动端端盖的3个通风口，经密封套通风口以及回油孔进入齿轮箱，根据分析：由于该条线路是主要的运煤线路，线路周边的环境受到煤灰的影响而出现污染，当冷却风压力大时则会使线路周边的煤灰跟随冷却风进入齿轮箱，最终导致齿轮油污染，引起轴承损坏。

1.2 齿轮箱油分析

HXD2型机车齿轮油使用的是BPEnergearSHX-LS75W-90齿轮润滑油，为分析齿轮箱油被污染的情况首先对故障电机齿轮箱油进行化验。表1为化验结果。

从表1中可以发现：齿轮油品的各项理化指标符合标准要求，而油内铁元素的含量较高，分析原因主要为机组钢质零件磨损严重，油中铜元素的含量也较高，这说明轴承架部磨损程度较高，而硅元素含量过高则表明油体受到粉尘污染较为严重，通常来源于空气中的粉尘污染。

2 分析结论

结合上文数据分析可以得出：HXD2型电力机车牵引电机驱动端轴承出现游隙过大是由于齿轮油污染引起的，在机组运行过程中齿轮油由于被线路周边煤灰而污染造成的轴承异常磨损。接着，对造成齿轮油被污染的原因进行深入分析可以得知：

（1）齿轮油更换不及时。由于齿轮油更换不及时会让箱内磨损物不能正常排出，这就会造成箱内污染物积聚，对轴承的润滑造成不良影响，最终使轴承滚柱出现损坏。

（2）如前文所述，該线路主要为运煤线路，在机车行驶时不可避免地会出现沿线的煤灰随冷风进行齿轮箱，造成齿轮油被污染，进而使机组牵引电机驱动端轴承产生游隙过大问题。

（3）电机与轮对组装前零部件和齿轮箱内可能存在铸造遗留的灰尘或残渣。

3 牵引电机驱动端轴承故障处理

为确保机车的稳定运行为，解决牵引电机驱动端轴承故障主要采取下列措施：

（1）替换更新所有已损坏牵引电机驱动端轴承，并对电机进行优化。在机组内的电机转子轴上设置径向密封环，增加电机与齿轮箱间的密封效果，进而使冷却风进入机组齿轮箱的流量。另外，将驱动端的端盖优化升级降低机组密封套内压力，即在牵引电机和齿轮箱间的密封套内增加3个孔，并使用钢质导管和外界相连，同样可以有效降低进入齿轮箱的风量，同时增加的3个孔同样可用来将随着冷却风进入的煤灰粉尘排出。

（2）确保机组传动齿轮和箱体内部的清洁无异物。技术维修人员在更换轴承前应首先将电机齿轮以及齿轮箱进行整体除污，确保齿轮箱油的干净、无污染。

（3）组织专人在牵引电机驱动端轴承处黏贴温度试纸。温度试纸的黏贴是为了对轴承的温度进行实时监控，从而保证机车的正常行驶。

（4）技术维修人员定期对齿轮箱内磁性排油螺栓清洁。

4 结语

牵引电机作为机车动力传递的重要组成部分，其工作运行的质量直接关系着机车的运行效率，而轴承是牵引机中最为重要的部件，高质量的轴承对机车的稳定行驶具有积极作用。但是在实际应用中，经常会出现机车牵引机轴承磨损、电机卡死等情况，其对机车的安全运行造成巨大威胁。因此，在实际应用中如何确保牵引电机驱动端轴承不受磨损以及在牵引电机驱动端轴承出现故障进行处理成为重点。

参考文献

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