机车走行部电机轴承保持架故障监测数据解析

吕贤明

（内蒙古集通铁路（集团）有限责任公司大板机务段，内蒙古赤峰 024000）

0 引言

JK00430 型机车走行部车载监测装置在运行监测中，数据采集易受到振动传递干扰，影响故障源的捕捉，使得轴承预报警信息中对保持架故障的诊断与实际故障情况存有偏差。

1 走行部牵引电机保持架故障表现形式

牵引电机轴承保持架常见故障表现为铆钉全开，丧失滚子束缚作用，导致滚子与保持架发生刮碰，特别是在滚子通过承载区时强烈跳动，撞击外环，同时保持架对外环也产生强烈冲击，并伴随温度上升，进而使滚子失去原有循环运动模式，甚至造成轴承固死。

2 轴承保持架故障引起滚子（滚单/滚双）预报警典型案例解析

2.1 案例I

2019 年5 月30 日，DF8B-0241 机车4-2 位发生轴承预警3 次，轴承一级报警4 次，最大温差15 ℃，滚子冲击值高，经调取历史数据，依据该位冲击及温度变化，综合判定为轴承故障，落修该电机后发现4-2 位轴承保持架铆钉全开。

具体分析诊断过程如下：调阅历史监测数据发现，5 月15—30 日0241 机车4-2 位共发生轴承预警8 次，轴承一级报警6 次（图1）。

图1 0241 机车4-2 位轴承预报警情况

从0241 机车4-2 位冲击趋势图（图2）可发现前期为外环冲击，后期突然转换为滚子冲击（连续性滚单冲击，并夹杂滚双冲击），外环与滚单冲击切换界限明显；从0241 机车4-2 位实时温度（图3）中可发现该位温度偏高10 ℃左右，并没有出现较为剧烈的温度变化；0241 机车4-2 位5 月15 日外环预警波形见图4；0241 机车4-2 位5 月30 日滚单一级报警波形见图5；0241 机车4-2 位5 月30 日滚双一级报警波形见图6。

图2 0241 机车4-2 位冲击趋势

图3 0241 机车4-2 位实时温度

图4 5 月15 日0241 机车4-2 位外环预警波形

图5 5 月30 日0241 机车4-2 位滚单一级报警波形

图6 5 月30 日0241 机车4-2 位滚双一级报警波形

综上分析，DF8B-0241 机车4-2 位冲击趋势显示前期的外环冲击突然转换为滚子（滚单及滚双）冲击，冲击转换干净，界限分明，并伴有10 ℃左右温升，波形输出前期为正常范围值内（100～10 000 SV）的外环冲击，后期转换为超过限幅值（10 000 SV 以上）的滚子（滚单/滚双）冲击，并有滚子的预报警信息输出。结合冲击趋势与振动数据特征，经综合评定，诊断为轴承保持架故障。经落修电机发现该位轴承保持架铆钉全开，0241 机车4-2位轴承实际故障情况见图7。

图7 0241 机车4-2 位轴承实际故障情况

2.2 案例II

DF8B -0203 机车4-2 位于2019 年12 月2—14 日共发生预警4 次，轴承一级报警1 次，12 月3—6 日有连续滚单冲击，12 月14—17日出现连续性好、冲击值高的滚双冲击，最大温差32 ℃，综合判定为轴承故障，落修电机后发现该位轴承保持架铆钉全开。

具体分析诊断过程如下：调阅历史监测数据，0203 机车4-2 位在12 月2—14 日期间有轴承预报警信息，其中轴承预警4次，轴承一级报警1 次，轴承预报警情况见图8；从0203 机车4-2 位冲击趋势图（图9）中可发现前期为滚单冲击后期转换为滚双冲击，且滚双冲击更高，滚单与滚双冲击切换界限分明；从0203 机车4-2 位12 月6—12 日实时温度（图10）中可发现12 月6—10 日温度偏高25～30 ℃；从0203 机车4-2 位12 月12—17日实时温度（图11）中可发现12 月14—15 日温度偏高10 ℃左右；0203 机车4-2 位12 月2 日滚单预警波形见图12；0203 机车4-2 位12 月14 日滚双预警波形见图13；0203 机车4-2 位12 月14 日滚双一级报警波形见图14。

图8 0203 机车4-2 位轴承预报警情况

图9 0203 机车4-2 位冲击趋势

图10 12 月6—12 日0203 机车4-2 位实时温度

图11 12 月12—17 日0203 机车4-2 位实时温度

图12 12 月2 日0203 机车4-2 位滚单预警波形

图13 12 月14 日0203 机车4-2 位滚双预警波形

图14 12 月14 日0203 机车4-2 位滚双一级报警波形

综上所述，DF8B-0203 机车4-2 位冲击趋势显示前期的滚单冲击突然转换为滚双冲击，有连续性较差的外环冲击信息，且滚子（滚单及滚双）冲击频率高、连续性好，后期滚双冲击明显高于前期滚单冲击，冲击转换分明；前期有明显温度抖动，温度爬升快，最大温差达到32 ℃，后期温度偏高10 ℃左右；有超过限幅值（10 000 SV 以上）的滚子（滚单/滚双）预报警信息输出。结合冲击趋势与振动数据特征，经综合评定，诊断为轴承保持架故障。经落修电机发现该轴承保持架铆钉全开，0203 机车4-2 位轴承实际故障情况见图15。

图15 0203 机车4-2 位轴承实际故障情况

3 轴承保持架故障引起滚子预报警的甄别方法

综合上述2 起典型故障案例，不难发现机车走行部牵引电机齿端轴承保持架铆钉全开故障发展周期较长，一般具有可见性恶化过程（冲击趋势切换点即为故障恶化节点），给故障分析诊断提供了较长的数据特征捕捉区间。

结合数据诊断过程可以得出：保持架铆钉全开故障的固有特征为滚子（滚单/滚双）冲击，且冲击值较高，一般超过限幅值（10 000 SV 以上）。对于输出滚子（滚单/滚双）预报警信息的轴位必须重点分析，至少检索出近半个月内该位数据波形仔细对比，观察外环冲击与滚单冲击或滚单冲击与滚双冲击是否更迭出现，是否有分明的切换界限，然后找到滚子（滚单/滚双）冲击发生起始时间，在出现滚子冲击的时间段内，若冲击趋势图显示滚子冲击连续性好、冲击强度高，数据波形多为限幅值（暗红色）波形并伴有温升现象，即可判定为轴承保持架故障。

外环冲击与滚单冲击或滚单冲击与滚双冲击更迭出现，并存在分明的冲击切换界限以及滚子冲击连续性好、冲击强高是保持架故障判定的2 个必要条件，温升现象可不作为必要判定条件。个别轴承保持架铆钉脱落后，保持架挡圈在轴承压盖的作用下，使得保持架对滚子仍有较好束缚性，未造成恶性机械摩擦，使得轴承温度无明显波动现象。

4 结束语

通过以上的案例分析，希望能给同行提供借鉴，共同维护好铁路机车的安全运行。