地铁车辆牵引电机联轴节支撑工装设计

梁春风

(广州地铁集团有限公司 广东 广州 510220)

0 概述

牵引传动系统是动力转向架的重要组成部分，其性能直接关系到车辆运行安全性、稳定性和平稳性等，弹性联轴节是传动系统的重要组成之一，当车辆在牵引和制动阶段电机输出扭矩时，可吸收由于主动轴与从动轴轴线不对中效应产生的振动[1]。目前国内地铁线网陆续出现了牵引电机轴承磨损引发电机卡死的故障，严重影响到车辆的正常运营，经统计2015年至2017年广州地铁“广-佛线”情况，其中，牵引电机轴承烧损故障发生了5起，导致驱动系统不能正常转动，轮轴卡死，致使故障电机的轴承产生划痕、轮对踏面擦伤(见图1)。

图1 轴承内圈滚道凹痕及轮对擦伤

为使这类故障对正线供车运营的影响降至最低，确保车辆设备的安全运行，除了加强对此类故障的预防检修，同时必须具备对正线电机轴承卡死故障的处理能力，以确保正线运营秩序。因此有必要设计出一种工装，在牵引电机发生卡死故障后，用于固定联轴节，避免故障车退出运营时处于分解状态的联轴节与设备碰撞，造成设备二次损坏，影响救援出清线路。

1 牵引电机联轴节传统防护方法的缺陷

传统的防护方案是解开牵引电机与变速箱之间的弹性联轴节，在电机侧半联轴节安装压板，通过2个拉杆与牵引电机端盖固定，再用拴紧器对电机端及变速箱端联轴节绑扎，控制牵引电机转子的振动[2](见图2)。

图2 传统的防护方案

此方法虽能对电机轴承起到保护作用，但也存在一些问题：

(1)车下空间限制，操作不方便。车辆运行前拆开联轴节，安装防潮护套、压板，车辆到达目的地再恢复传动连接。

(2)对牵引电机转子轴向摆动不易控制。在消除约27 mm的联轴节窜动量后再消除深沟球轴承的轴向游隙，需反复调整、紧固，无法对电机转子定量控制。

(3)防护成本高。联轴节连接螺栓拆卸后按要求需要全部更换新品，每列地铁列车增加防护成本约1.8万元。

2 牵引电机联轴节支撑工装设计方案

2.1 工装设计的意义

对于牵引电机轴承卡死的故障，有效的处理方式是对故障卡死的联轴节进行拆卸，利用工装固定两半联轴节，由于传统的联轴节防护方案有诸多缺点，不利于地铁车辆在有效的时间内凭借列车的自身动力清出线路，退出服务，恢复正线的运营秩序。

2.2 工装设计方案

工装由齿轮箱转轴固定环、固定环紧固机构、联轴节支撑支架、联轴节固定安装孔组成，如图3所示。其中：齿轮箱转轴固定环用于实现与齿轮箱齿轮运动的跟随性；固定环紧固机构、联轴节支撑支架、联轴节固定安装孔用于联轴节支撑的固定安装。

图3 支撑工装设计图

2.3 工装实物及验证

牵引电机端联轴节：通过切除牵引电机控制电源，停止牵引电机的运转，再采用绑扎带对牵引电机侧联轴节进行固定绑扎；具体固定方式要求为：用绑扎带通过联轴节的安装螺栓孔、电机滤尘网孔之间进行绑扎，联轴节绑扎点位：10点钟/2点钟方向(联轴节上方)；8点钟/4点钟方向(联轴节上方)，如图4所示。

图4 牵引电机联轴节支撑工装实物图及固定效果图

齿轮箱端联轴节：由于该端联轴节在与电机端分离后将跟随轮对运转，采用绑扎带的方式将不能实现联轴节的可靠固定，必须采用支架的方式进行固定，以便适应列车快速运行(45 km/h)退出线路的要求。因此设计工装时必须使该端的联轴节具备2个性能：(1)实现与齿轮箱齿轮运动的跟随性；(2)联轴节的稳定性(拆卸的联轴节运转具有不规则的轨迹，易造成碰撞)。

3 工装的经济效益及其推广

牵引电机联轴节支撑工装是针对牵引电机轴承卡死故障而设计的专业器械，具有针对性强、结构简单、安装方便、处理高效、铸造成本低廉的特点。

3.1 工装的经济效益

该工装能实现齿轮箱侧联轴节的可靠固定，为清除故障列车故障源，快速恢复线路运营创造良好条件。操作简易，提高了牵引电机联轴节分解后固定的可靠性，降低了牵引电机联轴节采用其他绑扎方式的工作量，达到了快速处理的目的。

该工装作为应急设备，完善充实了广州地铁列车抢险设备，工装使“广-佛线”具备快速处理该类故障的能力，提高了车辆正常运营安全性，产生经济效益300万元，可推广应用到广州地铁线网具有相同车辆结构的联轴节卡死故障的处理。

3.2 工装的推广效果

目前已经完成了牵引电机联轴节支撑工装的设计。经现场试验安装，研发的工装达到了预期效果，经过近一年的应急培训，目前广州地铁集团有限公司已具备牵引电机联轴节卡死故障的处理能力。

4 结束语

综上所述，该工装能实现齿轮箱侧联轴节的可靠固定，为清除故障列车故障源，快速恢复线路运营，创造了良好条件。从效率方面来说，操作简易，提高了牵引电机联轴节分解后固定的可靠性，降低了牵引电机联轴节采用其他绑扎方式的工作量，达到快速处理的目的。同时，提高了地铁列车正常运营的安全性，对具有相同车辆结构的联轴节卡死故障处理提供了解决思路，可推广应用到全国地铁线网使用。