牵引电机轴承故障分析及控制措施

牵引电机轴承故障分析及控制措施
【摘要】牵引电机是机车走行部的重要关键部件，轴承则是牵引电机的重要部件之一，其性能直接影响机车的正常运行。

当轴承发生碎裂、破损、烧结等故障时则严重影响机车的行车安全。

因此控制牵引电机轴承故障发生率成了各大主机厂的重中之重。

本文分析了内燃机车牵引电机轴承故障的一些主要原因，并提出了预防措施。

【关键词】内燃机车；牵引电动机；轴承；冲击报警
1 问题的提出
2013年我公司DF系列牵引电机厂内外轴承故障数为31起，其中厂内8起，厂外23起。

厂内轴承故障的现象为轴承振动报警和轴承温升报警，导致此类故障的原因有组装异物、轴承电蚀、窜油等，厂内轴承故障分布见图1。

厂外轴承故障的现象为轴承润滑脂混装，轴承剥离、轴承窜油、异物等现象。

厂外轴承故障分布图见图2.
厂内发生轴承故障时需架车跟换轴承并重新上线验证，影响了公司交车节点，造成了重大返工；厂外发生轴承故障时电机则需返厂修。

无论厂内还是厂外发生轴承故障，均给公司的造成了不少的经济损失，因此解决此类重大问题迫在眉睫，刻不容缓。

2 造成轴承故障的主要原因分析
2.1 轴承本身质量问题
轴承在拆包组装前就存在问题，如保持架铆钉有松动、保持架变形有磕碰伤、滚柱或滚道上有划痕、甚至轴承有锈蚀等现象。

因轴承在新造时采用抽查方式，因此存在这些缺陷的个别轴承很有可能当成合格品装车使用，一旦装车使用必然会轴承报警。

2.2 组装不当导致轴承有磕碰伤
电机轴承组装时一般采用油压机将轴承外圈压入轴承室中，在压入过程中如果偏压，容易导致外圈变形，受损伤，更不可采用敲击的方法将轴承装入轴承室。

轴承内圈和外圈滚柱装配时，如有偏斜容易在滚柱和滚道面上产生轴向擦痕，从而导致轴承运行时报警。

例如：DF11-0293机车陪试时发生一次34位轴承一级冲击报警，回厂后从
唐智软件分析得出，该位除了发生一次冲击报警外，还发生了6次单次预警。

该车架车更换了3D牵引电机非传动端的小轴承。

根据拆检情况分析：
1）轴承内圈滚道面边缘有等边三角形的磕碰伤，系组装时滚柱与内圈滚道面磕碰所致，见图3。

2）轴承内圈有明显的周向划痕，系异物进入轴承导致，见图4。

2.3 清洁度影响
2.3.1 油脂清洁度
轴承对油脂的清洁度要求很高，如果加入的润滑油中混有石英砂、铁屑等颗粒，会在轴承运行时对轴承产生永久性损伤，严重影响轴承的使用。

2.3.2 零部件的清洁度
与轴承相关的零部件有轴承盖、导油管、端盖轴承室等，如果这些零部件清洗不彻底，在轴承组装时便会混入杂质，影响轴承使用。

2.3.3 组装环境
轴承组装时由于周边环境浮尘较多，在轴承组装过程中混入轴承室或轴承油脂中，也会导致轴承故障
2.4 电流腐蚀
轴承组装后在使用过程中因外部原因，有不明电流流过轴承，会在轴承滚道面及滚柱上产生电流烧灼点，影响轴承的使用寿命。

此类电流腐蚀一般不外乎两种，一种时机车落成后，在电焊施工是回地线搭接位置不正确导致轴承通电引起电蚀；一种是电机本身在运行是产生漏电流或电机发生放炮后使得轴承有电流流过产生电蚀。

2.5 运用维护保养
机车在段方使用时，未得到正常有效的维护保养。

如：未进行定期定量加油、未控制加油清洁度和加油量、所加油脂型号不统一、轴承窜油等问题时有发生。

列举故障现象如图5～7所示：
3 减少轴承故障的控制措施
3.1 对新轴承进行逐一检查
公司使用的都是新轴承轴而非大修轴承，轴承本身质量问题不多，但也不能排除。

对待装的新轴承进行一一检查，主要检查轴承的内外圈、滚柱、保持架及铆钉等部件无磕碰伤、变形松动、锈蚀等缺陷。

一旦发现缺陷的轴承则及时采取措施，禁止装车使用。

新轴承常见故障有以下几种现象：
3.2 控制组装质量
轴承外圈压装时，应使整个轴承端面均匀受力，避免轴承偏压变形，一般采用大的平面与轴承端面接触将轴承压装到位。

同时应严格控制轴承孔及转轴轴承档的圆度，避免轴承装配后变形。

轴承内圈和外圈滚柱装配时，采用导向杆引导轴承内外圈的配合，避免滚柱和滚道产生轴向擦痕。

一般滚柱和滚道产生的轴向擦痕成三角形，如图12所示：
3.3 清洁度控制
油脂应采用密闭环境存放，每次使用时应及时盖好防尘盖，避免有异物进入轴承室。

轴承盖、导油管、端盖轴承室等零部件在组装前应用汽油彻底清洗清洁，不得有锈蚀异物等缺陷。

轴承组装时周边不得有影响轴承组装清洁度的作业，如打磨、焊接、抛光等产生粉尘异物作业。

有条件的可以将轴承组装放在封闭的环境下进行。

异物造成的故障可通过电镜观察分析，异物导致的故障一般有以下几种现象：
3.4 减少电流腐蚀
对于直流电机而言，发生轴承电流腐蚀的可能性很小，主要是外部原因导致。

一般是由非正常焊接所致，在返工及后工序焊接时需明确焊接要求，明确接地线的链接位置，避免在焊接时有电流流过轴承。

焊接电流导致的电蚀点，有烧灼变色现象，如下图
另外，交流电机本身运行时也会产生轴电流，使得轴承发生电腐蚀故障，为了避免此类故事，一般交流电机采用绝缘轴承减少电流腐蚀的故障。

对于直流电机而言，在运行时发生放炮后，会产生电弧，导致机车过流接地动作，此时电弧会经过换向器压圈，再经过轴承对地释放，从而导致轴承发生电蚀故障。

因此当直流电机发生放炮时应拆解检查轴承状态，避免电蚀烧损。

因放炮产生电蚀故障的轴承如下图
3.5 维护保养
运用维护保养是很重要的一个工作，这需要各大运营段的配合维护。

一般机车运行每2万公里就需对电机轴承进行一次补油维护。

其中应控制好加油量：大端20g-25g，小端10g-15g，同时还应保证轴承油脂的清洁度及避免油脂的混合使用等。

从各大运营段的故障分布可以看出主要集中在几个机务段（见图16），因此与段方建立技术交流平台，加强段方运营维护管理很有必要。

3.6 其他措施
公司不定期的对操作工人进行培训，树立质量意识，提高整体素质。

对外加强与客户的交流沟通，减少运用维护保养不当产生的轴承故障。

4 结论
通过采取以上措施，公司大修机车牵引电机轴承故障相比以往大大降低，厂外发生故障降为15起，厂内发生故障降为5起。

与2013年相比降低了35%，见图17。

图17 2014年与2013年轴承故障对比图
5 结束语
工艺技术研究改进无终点，下一步我们还需不断的引进新技术，新设备，改进现有工艺，研究轴承动态检测技术，制定动态检测的相关内部标准，从检测技术上控制轴承组装后的质量，使得轴承装配质量再上一层楼。

参考文献：
[1]GB/T 24611-2009 滚动轴承损伤和失效术语、特征及原因。