城轨整车非铁路运输电机轴承防护范文

摘要：文章针对城轨车辆整车非铁路运输至业主现场后出现电机轴承异响的问题，分析轴承产生假性布氏压痕的原因，提出电机轴承防护的原理及措施，并设计出可靠的轴承防护装置，保证了运输后城轨车辆的可靠性及运行寿命。

关键词：城轨车辆；电机轴承；运输；防护

引言

轴承是列车旋转运动的主要部件，一旦轴承出现故障，必将危及行车安全。城轨车辆整车运输可采用公路、海运、空运等方式，运输工具常采用大型平板车，在运输过程中，未对电机轴承进行运输防护，导致电机轴承在运输过程中发生假性布氏压痕，进而引起列车运行时电机轴承存在批量异响问题，严重影响轴承寿命及列车行驶安全。本文分析电机轴承在运输中产生假性布氏压痕进而导致电机轴承异响的原因，提出可靠解决此问题的措施，使车辆运输到业主现场后产品质量得到很好的保障。

1电机轴承异响原因分析

城轨车辆整车非铁路运输时未对电机轴承进行防护，到达业主现场运行或运行一段时间后，出现批量电机轴承异响问题。经调查，电机外观无明显损伤，将其解体后发现圆锥滚子轴承外观也无异常，内外圈配合面正常。轴承解体后发现其内外圈滚子在承载区有非常明显的压痕（凹痕），如图1所示，压痕以滚动体间距分布且与端面垂直，压痕的长度与滚动体长度相近，滚动体无明显压痕。深沟球轴承从外部看无异常，内外圈配合正常。轴承解体后，发现其外圈滚道有轻微压痕（凹痕），如图2所示，内圈和滚动体无明显损伤。图1、图2中轴承的压痕为假性布氏压痕，电机轴承的假性布氏压痕是在车辆整车非铁路运输中振动冲击造成的。牵引电机转子（约170kg）通过轴承支撑在定子外壳上，轴承除支撑作用外，还能承受一定的轴向载荷。轴承的轴向和径向留有游隙，以保证轴承内外圈能够有微量位移。整车非铁路运输时，电机转子静止，轴承滚动体与内外圈轨道相对静止。当承受外界（如来自安装座）复杂的冲击振动时，滚动体会沿轴承的轴向和径向游隙在内外圈轨道接触面上做微幅运动。由于滚动体材料硬度大于内外圈轨道面硬度，而在车辆非铁路运输中润滑油膜未建立，因此经过一定时间或者振动次数后，滚动体会在内外圈轨道接触面上留下假性布氏压痕。车辆运营时，滚动体经过压痕时产生振动并发出异常声音，振动和异常声音通过转子传递并放大后传递至外部，就是所听到的电机异常噪声。这种噪声的频率和幅度随着转速变化，如果不采取措施，继续运营可能会导致电机破坏，甚至产生更严重的后果。

2电机轴承防护理论分析

城轨车辆整车在平板车上非铁路运输时，有效防止牵引电机轴承损坏的方法是：保证在受到外界冲击振动时，电机轴承内部不产生相对运动或振动。城轨车辆整车非铁路运输状态下，电机轴承具有较小游隙，存在径向或轴向两种形式的相对运动。运输时由于外界振动，电机轴承须通过刚性约束来消除轴承间的间隙，防止轴承内部的相对运动或振动，彻底解决轴承发生假性布氏压痕的问题。

3电机轴承防护措施

目前城轨车辆整车非铁路运输电机轴承防护方案主要有以下两种：1）安装运输锁。有些电机供应商在设计阶段已经考虑到运输过程中的防护问题，因而会在电机的非传动端安装运输锁。运输锁由六角螺钉和六角螺母组成（见图3），先拧紧六角螺钉，再反向拧紧六角螺母，可防止转轴在运输过程中的转动及轴向窜动。2）解耦联轴节。将电机侧联轴节与齿轮箱侧联轴节脱开，用防水袋将两侧联轴节完全包裹住，并收紧、系好。把电机运输防护压板塞入两侧联轴器之间，并将电机自身的螺孔安装拉杆旋紧到位图4位置。齿轮箱侧联轴节用锁紧带竖直穿过电机运输防护压板与齿轮箱侧联轴器中间的缝隙，并绕齿轮箱一圈，使得锁紧带压住半个联轴节，然后用锁紧带的棘轮锁紧装置锁紧，如图5所示。运输锁安装简单易操作，但要求电机供应商在设计电机结构时考虑。目前国内外大多数牵引电机制造商并无该方面的经验与认知，无法在设计阶段考虑电机运输轴承防护的细节，造成防护困难。解耦联轴节的防护措施操作复杂，而且需要借助电机上其他部位进行固定，对电机本身结构有要求。另外，对于联轴节间隙小的车辆，无空间操作，无法使用该方案进行电机轴承防护。鉴于以上问题，本文设计一种自适应式电机轴承防护装置，该装置自适应强，通用性好，任何装车电机只要有很小的安装空间即可完成电机轴承防护装置的安装。该电机轴承运输防护装置以电机轴定位，用两块专用设计的夹板夹住电机轴承，并通过夹板上的孔和螺纹自紧固。夹板上另开有4个螺纹孔，通过4个螺钉顶在电机外壳上，拧紧螺钉，从而对电机轴产生一个向外的拉力。轴承间的游隙在一定的拉力下被消除并贴合在一起。当外界产生振动时，电机、电机轴承及电机轴在该装置的作用下可视为一个刚性体，部件之间不会产生相对运动，从而对电机轴承产生保护作用，不会产生假性布氏压痕。电机轴承防护装置如图6所示。夹板由上下两半部分组成，在两端位置开有紧固螺钉的孔，其中一半开设螺纹孔，另一半开设光孔，紧固螺钉通过两个孔进行自紧固但不会对装置进行定位。夹板中间开设圆弧，用于夹紧电机轴并用电机轴使其定位，圆弧中间在厚度方向上贴有橡胶垫，用于保护电机轴不被损坏、自适应电机轴上的台阶，且能在紧固螺钉紧固时产生弹性的扭紧力矩，防止紧固螺钉在运输过程中松懈。通过测量电机轴的尺寸开设夹板的圆弧，圆弧中间留一定的间隙，在装卸过程中可自适应电机轴上的小斜度及小台阶。垫板垫在电机外壳上，通过增大受力面积防止顶紧螺钉在电机壳上产生损伤。同时垫板一端弯曲向上，一方面便于装卸，另一方面防止脱落。环氧树脂硬纸板贴在近联轴节一侧，防止在装卸过程中碰撞联轴节。顶紧螺钉通过施加一定的扭转力矩从而产生一定的顶紧力，通过电机轴使电机轴承的间隙消除并产生一定的贴合力，使其在外界振动等因素作用下不产生相对运动。此时的电机、电机轴、电机轴承近视为一个刚性体，只能产生整体的运动，从而避免电机轴承产生假性布氏压痕。在运输到海外的城轨车辆整车非铁路运输中，将电机轴承防护装置夹板插入到牵引电机与接头的缝隙中，并用内六角圆柱头螺钉（M10×70）紧固两处夹板，用内六角圆柱螺钉（M10×40）顶住电机（非网格部分），用垫板防止电机油漆刮伤。紧固两边夹板，使两夹板无间隙（见图7）。按照以上要求进行电机轴承防护，车辆运往海外业主现场运行后，未出现电机轴承批量异响等问题。

4结束语

本文总结分析了电机轴承防护措施的特点，设计出消除城轨车辆电机轴承游隙的通用装置，解决了电机轴承因受外界冲击振动而损毁的问题，保证了城轨车辆的运输质量。本装置的保护效果在中车株机公司城轨车辆发运中得到有效验证，后续发运的产品无电机轴承异响情况发生，服务意识和售后保障赢得业主的好评。

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作者：党春梅 罗美清 黄明高 单位：中车株洲电力机车有限公司