浅谈牵引电机轴承径向游隙

中车永济电机有限公司 杨 川 郭红丽 陈 栋

太原铁路局永济机车监造项目部 田泽鹏

轴承径向游隙是牵引电机装配质量中诸多关键指标之一。轴承内外圈可相对移动的移动量就是轴承游隙，径向移动量称为径向游隙。游隙的大小将会与轴承使用性能息息相关，诸如影响轴承的基本额定载荷乃至寿命，影响电机的振动或异音，并且决定轴承滚动体是否正确运动等。本文分析了牵引电机装配后轴承径向游隙的测量方法及提高径向游隙测量精度。

牵引电机是高速动车组、电力机车和电传动内燃机车主传动系统中的关键设备。牵引电机轴承用来支撑因转子轴和联轴节的质量而引起的径向载荷，实现频繁的运转、停止循环作业，由于运行时转向架振动的影响，轴承要承受一定的动载荷。与车轴轴承和齿轮装置轴承相比，牵引电机轴承的使用环境严酷的多，其轴承的配置，一般在传动侧采用圆柱滚子轴承，在非传动端采用有支撑转子轴向运动功能的深沟球轴承或圆柱滚子轴承。轴承游隙是保证电机得以灵活无阻滞地运转，同时保证电机运转平稳。轴承游隙对电机动态性能（振动、噪声）和旋转精度，使用寿命（磨损与疲劳）的承载能力都有很大影响。因此，装配游隙测量是衡量零部件质量（轴承、端盖，轴承座等）及装配质量的重要指标和检测手段。

1.轴承径向游隙的定义

轴承径向游隙是指轴承的一个套圈固定，另一个套圈不受载荷时，沿径向从一个极限位置到另一个极限位置的移动量。按照轴承所处的状态，径向游隙可分为下列三种：

1.1 原始游隙

轴承安装前自由状态时的游隙。原始游隙是由制造厂加工、装配所确定的。测量时给轴承施加一定测量载荷后，测出原始游隙，也可称为理论游隙。

1.2 装配游隙

轴承安装于电机转轴和端盖轴承室后剩余的游隙。由于过盈装配，或使内圈增大，或使外圈缩小，或二者兼而有之，均使装配游隙比原始游隙小。

1.3 有效游隙

电机以规定条件旋转达到一定温度状态且视为毫无载荷所致弹性变形时的轴承游隙，即只考虑内外圈配合所致游隙减少量与内外圈温差造成的游隙变动量，视为空载时的游隙。

1.4 工作游隙

电机轴承在一定载荷进行旋转时的游隙，它已考虑轴承载荷对弹性变形量的影响。

2.电机轴承径向游隙的测量

在正常使用的电机，径向游隙是指电机装配后轴承径向游隙的测量，即轴承的装配游隙，装配游隙是判定电机轴承关联件（转轴、端盖）是否装配到位重要指标之一，其测量方法如下：

2.1 塞尺法

用塞尺测量，确认滚动轴承最大负荷部位，即电机装配后轴承12点位置，在滚动体与内圈之间塞入松紧相宜的塞尺，转轴旋转1/4周，旋转一次，测量一次，连续测量4次，取平均值即为轴承的进行游隙。此种方法广泛应用于圆柱滚子轴承，不适用于深沟球轴承。

2.2 撬杠法

将百分表底座吸附于电机端盖上，将百分表表头放置在靠近所测量的轴承的转轴上部，用人力或液压缸力将转轴撬起，百分表指针走的值即为轴承径向游隙。此种方法广泛应用于深沟球轴承，但此方法测量误差较大。

2.3 翻身法

将电机装在可旋转180°的翻转机上，将百分表表头放置在靠近所测量的轴承的转轴上部，翻转电机180°，百分表指针走的值即为轴承径向游隙。此种方法测量准确，但较为费时、费力，且成分较高。

3.轴承径向游隙测量方法改进

上述谈到的游隙测量方法中，塞尺法对于深沟球轴承无法进行测量，翻身法需要购置翻身机，翻身夹具，成本较高，费时费力，不适合批量生产或整机批量检查。只有撬杠法适用性较强，满足圆柱滚子轴承、深沟球轴承的测量，且方便、快捷，但误差较大，现在的重点就是怎么消除误差。

3.1 误差产生的原因

3.1.1 转轴撬起力引起的误差

用人工或液压缸将转轴向上撬起至极端位置时，由于未给出撬起力大小或人工无法保证撬起力稳定，过大造成轴承自身和壳体的弹性变形，影响测量的准确性；过小转轴还未达到极端位置，造成测量值必实际值小。

3.1.2 百分表放置位置引起的误差

测量时，要求百分表放置在靠近所测轴承最近的转轴上面，但牵引电机结构造成的百分表与零部件干涉，实际测量时，百分表测量位置与实际轴承位置距离偏差较大，因此，测量点的误差，造成测量结果偏差。

3.2 测量方法改进

针对上述误差产生的原因，以某产品为例进行以下改进：

3.2.1 撬起力的计算

已知某产品转子组件质量为200Kg，C点为两端的撬起点，A、B点为两端轴承位的重心点。见图1：

图1 电机转子轴承受力模型简化图

根据图1，要计算当B端刚刚离开地面时，在轴头位置C点工装处需要至少多大的提升力F？

根据力矩平衡，以B为支点：LOB=59+351/2=234.5mm;LCB=618.5+60-15.5=663mm; G=mg; (式中50数值为工装尺寸)

F=mg，则C处需要提升质量为：

3.2.2 百分表位置偏差计算

已知某产品的轴承位中心距AB，已知百分表测量点与所测轴承中心点距离AD，已知百分表测量测量值0.067mm，见图2。计算A点轴承位装配游隙值。

轴承实际的装配游隙为0.05mm，百分表位置偏差为0.017mm。

图2 百分表测量游隙误差图

4.结语

在实际应用中，由于转子组件各零部件的质量存在偏差及避免转轴出现弹性变形造成的误差，因此，应将提升力F设定测量范围经验值为F上下浮动10-20%，即测量起始力F·（80%-90%）～测量最大力F·（110%-120%）；百分表读数时，作业人员按公式计算记录游隙值比较麻烦，应根据轴承生产厂家给出的原始游隙范围，制作实际游隙对应表，或工艺人员将设计游隙转化为实际工艺测量游隙。