动车组牵引电机用轴承检修周期间隔延长的分析

陈 波，侯方东，田 庆

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266111）

0 前言

CRH2与CRH380A型动车组分别指250 km/h和350 km/h速度等级动车组，检修周期分为五个等级，一级、二级修为运用修，三级、四级、五级修为高级修，检修周期循环见图1[1]。该检修周期是通过用较密集的地面检修，保障在高密度发车的情况下运营低故障率和高准点率，随着国内动车组开通线路增多、运营里程加长，为减少动车组检修时间，提高运营的高上线率。考虑将动车组牵引电机轴承高级检修间隔周期由60万km延长至120万km。

图1 运行修和高级修周期循环

1 现行检修规程

牵引电机属于动车组核心部件，在运用修和高级修需要进行相应检查，具体如下。

（1）运用修：外观及安装状态良好，连接螺栓无松动，防松标记清晰无错位，传动端和非传动端无渗油现象。

（2）高级修：三级修是将牵引电机从转向架分离并返厂拆解做详细的检查，其中主要是对传动端和非传动端内润滑油脂更换新品，并对轴承清洗检查，如发现有压痕、磨损和转动异响等现象则更换新品[5]。四级、五级修是返厂后对轴承和油脂全部更换新品，同时在电机入厂和出厂都会做例行试验检查。

由于牵引电机每运行60万km后需要返厂拆解检修，该过程在高级修中占用大量时间，是制约检修周期的主要因素。

根据现代油脂润滑理论和试验表明，油脂充分润滑可以显著延长轴承加油周期及其使用寿命[2]，为此通过采取对牵引电机轴承在适当运行里程下补加油脂的方式，实现动车组检修间隔周期的延长。

2 轴承油脂补充量及周期可行性分析

2.1 油脂补充量

CRH2与CRH380A型动车组牵引电机采用相同型号的轴承，其中传动端轴承型号为NU214（圆柱滚子轴承），非传动端轴承型号为6311（深沟球轴承），通过对两端的注油孔补加油脂，可沿注油管道进入到端盖的环状储油室，为轴承的摩擦起到润滑作用[3]，轴承油脂补充量按如下公式计算：

G=0.005DB

其中：G—润滑脂补充量，D—轴承外径，B—轴承宽度。

根据轴承型号可计算出润滑脂补充量如表1所示。

表1 润滑油脂补充量

由于轴承结构及补脂管道较长等因素，将补脂量定在20～25 g，并通过实际补脂测试和分解结果来看，传动端和非传动端轴承端面有新油脂，轴承内的旧油脂部分被挤出，滚道和端面内新、旧脂共存[4]。

2.2 油脂补充次数

牵引电机轴承在加注油脂后，储油室都会留有一定空间，避免转动时产生过高的温升，按照补脂量控制在20～25 g范围内，储油室剩余补脂空间及补脂次数见表2。油脂在轴承转动中也有相应消耗，在补脂后仍会留有一定空间。

表2 轴承储油室剩余空间及补脂次数

虽然CRH2与CRH380A型动车组运行速度相差较大，由于电机传动比不同，在转向架轮对全磨耗情况下转速相差较小，如表3所示，为了后续跟踪试验时的管理和操作将补脂次数统一定为3次。

表3 动车组全磨耗转速

3 跟踪抽检试验结果

通过上述理论计算分析，对各抽选的两列CRH2与CRH380A型动车组分别在运行至30、60、90万公里时补加油脂，共3次，每次补脂量为20～25 g，为了验证每次补脂后牵引电机内轴承和油脂的状态是否满足运行要求，分别在60万、90万和120万km时分别对每列的M1车、M2车和M3、M4车牵引电机进行现场拆解，每个M车有4台牵引电机，对应取出每套轴承和油脂进行检测和分析研究。

由于在2014年就开始对上述4列动车组进行跟踪抽检试验，CRH2型动车组经过2年多时间完成120万km运行，CRH380A型动车组经过1年半时间完成120万km运行，60万和90万km时对牵引电机轴承和油脂检测的内容和方法与120万km相同，下文主要介绍牵引电机运行完120万km后轴承与油脂的检测结果。

3.1 润滑脂化验结果

对所抽检M3、M4车的32套轴承，根据化验结果表明油脂的铁粉含量、铜粉含量、水分含量和油分离率均在判断基准值内；另外，通过FT-IR分析润滑脂也未发生氧化劣化现象[6-7]，表4是某套轴承油脂化验结果。

3.2 轴承检测结果

3.2.1 轴承外观检查

抽检的轴承在清洗前后分别对轴承端面、内外径、滚动体和保持架进行外观观察检查，并在清洗后着色探伤检查。轴承作为重要走行部件，使用中滚道面如出现剥离将会产生热切轴等行车安全故障，图2是对某套轴承圈滚道面局部放大100倍进行微观观察和着色探伤处理，检查是否有压痕、碰痕或裂纹出现[8]。

表4 某套轴承油脂化验结果

3.2.2 轴承形状和圆度检测

对圆柱滚子轴承和球轴承内外圈及滚动体轮廓线形状和圆度形状进行测量，其中绿色代表实际所测值，红色代表参考基准。

如图3所示，个别轴承形状检测存在压痕深约8 μm，该压痕深度是在个别点上出现，分析可能原因是轴承发送到检测机构运送中碰撞所致，正常很浅的压痕以及圆度测量在2～3 μm范围内的，属于标准范围之类，可以继续使用。

3.2.3 轴承内外径尺寸、径向游隙及绝缘阻抗值测试

表5是对圆柱滚子轴承和球轴承的内外径尺寸、径向游隙及绝缘阻抗值进行测试，所测数值也是在规定值之内。

对所抽选的轴承进行外观检查、着色探伤未见表面微裂纹，轴承母线形状及内外圈圆度均无异常，轴承内外圈基本尺寸、游隙及绝缘阻抗值均在规格值范围内。个别轴承外圈上仅发现轻微的碰痕、表面粗糙、变色以及条痕，该原因分析可能为轴承运送过程中防护不当出现了碰撞导致，并且认为除了有碰痕的轴承外，其他轴承可继续使用。实际在60万、90万km抽检时轴承和油脂的状态都较良好，才有了继续运行至120万km的可行性。

4 结束语

通过对CRH2与CRH380A型动车组跟踪抽检结果可以看出，牵引电机轴承和油脂的状态都较良好，说明每运行30万km加注油脂20～25 g的方法对轴承能起到较好的润滑作用。根据120万大量的检测结果，如果轴承在运送中防护得当避免碰撞，大部分轴承仍然是可以继续使用的，轴承的使用安全余量较大，因此，采用补脂的方式使牵引电机轴承检修周期间隔延长至120万km是可行的。

图2 某套轴承内、外圈滚道面检查和着色探伤

图3 某套轴承内、外圈滚道面和圆度形状测量

表5 某套轴承内外径尺寸、径向游隙及绝缘阻抗

参考文献：

［1］柴孝杰，徐磊.动车组用联轴节高级修周期间隔延长至120万km可行性分析［J］.铁道车辆，2016，54（11）：41-44.

［2］高兴，曹君慈，张奕黄，等.和谐与先锋号动车组牵引电机润滑脂对轴承运行的影响分析［J］.轴承，2013（10）：25-29.

［3］施洪生，张奕黄，高培庆.高速牵引电机轴承关键技术的发展趋势［J］.机车电传动，2007（2）：1-5.

［4］李继红，桂俊峰，屈国庆.CRH2动车组牵引电机轴承检修周期的探讨［J］.轴承，2012（11）：22-25.

［5］王滔，郭磊.高速牵引电机的检修［J］.电机技术，2014（1）：53-56.

［6］侯有忠，姜建东，朱崇飞，等.动车组轴箱轴承劣化润滑脂的检测与分析［J］.轴承，2015（10）：29-31.

［7］刘婧.油脂分析法用于车辆轴承故障诊断的可行性分析［J］.军民两用技术与产品，2016（6）：52，111.

［8］丛韬，韩建民，张弘等.轴承钢内部缺陷对动车组轴承服役寿命的影响［J］.中国铁道科学，2014，35（3）：78-81.