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[摘 要]针对机车普遍存在的直流牵引电动机轴承故障这一现象，从轴承结构和实际运行情况方面进行原因分析，并从检修和保养方面提出相应改进措施。实践证明，制定预防措施是行之有效的。
[关键词]直流牵引电动机 轴承故障 原因分析 预防措施
中图分类号：TN722.7+2 文献标识码：TN 文章编号：1009―914X（2013）25―0578―01
引言
随着我国铁路重载、快速列车的开行，机车直流牵引电动机的负载在逐渐增加，实际使用功率接近设计值，提高牵引电动机轴承运转的可靠性，降低故障率，有利于保证铁路运输的安全。在实际运用中，牵引电动机轴承故障普遍，轴承固死后果可怕，严重影响铁路的正常运输秩序。因此，对牵引电动机轴承故障进行分析与研究，提出相应的预防措施是必要的。
1.原因分析
轴承在正常的条件下使用，套圈和滚动体的滚动面因不停地重复地受到压力，亦会发生材料疲劳，以致造成剥离而无法使用。滚动轴承一旦承受负荷，其滚动体与套圈接触面就会发生局部永久变形。该变形量随负荷增大而变大，若超过某种限度，则会影响正常运转。轴承烧伤、磨损、裂纹缺口、卡死、生锈等都有可能使轴承无法使用，但这应称为轴承故障，须与轴承寿命区分开。轴承选型不当，安装欠妥，润滑不良及密封不好等都是发生轴承故障的原因，排除这些原因便可避免牵引电动机轴承发生故障。
通过对电动机故障轴承解体检查发现，故障轴承的症状主要是：1）滚动体及滚道裂纹、拉伤、灼痕、疲劳剥离掉块、锈蚀；2）外圈拉伤、锈蚀严重；3）内圈拉伤、裂、锈蚀；4）保持架松动、铆钉断头、体裂、变形；5）内圈表面和滚子表面点腐蚀、麻点、变色等。
从现场观察分析发现，造成牵引电动机轴承故障的主要原因有：轴承超期使用，组装质量不良，维护保养不当，润滑不良，轴承制造质量缺陷等。
2.预防措施
牵引电机轴承故障涉及因素很多，且处于动态之中，但只要在电机检修过程和机车运用过程中，从轴承检修、检测、组装、试验以及监控等方面入手，采取必要的预防措施，把握好轴承检修运用的各个环节，轴承质量就能够实现有序可控。
2.1 轴承寿命管理的控制
1）对所有返修电动机的轴承实行寿命管理，即轴承使用7 年或运行里程超过80 万km 强制报废，并对所有轴承进行编号，按编号建立轴承寿命管理档案。选择轴承时，必须设定该使用条件下的轴承必须寿命，必须寿命是根据机械装置本身所需要的耐久性和运转时的可靠性来决定。因此，牵引电动机轴承存在疲劳使用寿命，对其进行寿命管理是科学的。
2）机车双次中修时对所有电动机轴承全部更新，杜绝轴承超期使用现象。轴承清洗前首先检查其使用寿命，寿命到期直接报废，只对在使用寿命期内的轴承进行清洗、检查；新轴承也要按规定进行检查确认，合格后方可进行检测组装，防止超过使用寿命期的轴承和不合格轴承装机使用。
2.2 轴承内部游隙的控制
所谓轴承内部游隙，是指轴承在未安装时内、外圈之间的相对可移动量。运转游隙与轴承的寿命、温升、振动以及噪声有着密切的关系，轴承内部游隙的控制很重要。电机轴承要维持良好的运转，必须有合适的内部游隙。轴承原始游隙是很重要的指标，因此，轴承装配前要检查原始游隙，同时要测量内圈与电枢轴颈的过盈量，保证其可靠接触。电机装配后，轴承游隙是配合游隙，若这时游隙太小，会造成轴承过热，引起内圈膨胀，使游隙越来越小，最终导致轴承烧损；若这时游隙太大，滚子将受力不均，产生附加振动，易损坏轴承。因此，采购轴承时必须考虑电机总组装后的装配游隙不能超过标准。
2.3 轴承润滑脂的控制
轴承润滑的目的是使滚动体表面或滑动体表面形成一层薄薄的油膜，以防止金属直接接触。润滑剂对轴承的主要作用为：1）减轻摩擦及磨损，2）排除摩擦热，3）延长轴承的寿命，4）防止异物侵入。为了充分发挥润滑剂的作用，务必选用适宜于使用条件的润滑方法和优质润滑剂。电机装配时，注入轴承室的润滑脂必须清洁。润滑脂不干净，混有杂质，特别是坚硬的杂质，易造成轴承非正常磨损，引起轴承故障。润滑脂填充量要适当，若加入量太少，轴承因间断缺油干磨造成发热而引起轴承故障；若加入量太多，润滑脂搅拌发热导致轴承故障，还会变稀甩出污染电机内部。牵引电机润滑脂的填充要按设计量注入，还要在轴承室空间合理分配。轴承室空间由轴承腔，内、外轴承盖间三部分组成，润滑脂应尽量分配在轴承腔和能与轴承包络的面上，填满其空间的三分之一。
机车运行过程中，要防止齿轮箱内的油脂窜入电机轴承室，使润滑脂变质并流失，引起轴承故障，并应定期定量补充轴承专用润滑脂，严禁不同牌号的润滑脂混合使用，防止润滑脂变质，失去润滑性能，引起轴承故障。
2.4 轴承装配质量的控制
2.4.1 严格控制轴承加热温度
轴承装配时，温度太低，会使轴承套安装不到位，外力强行套入，易拉伤转轴和损坏轴承；温度太高，会使轴承内圈表面硬度变低，而降低轴承的使用寿命。根据配合过盈量，轴承加热温度不应超过110 ℃。
2.4.2 加强轴承与轴、端盖的选配
对轴承内圈与轴颈、轴承外圈与轴承室进行选配使用，以保证合适的过盈量。其中内圈与轴颈的选配是主要的，它们之间的过盈量要适宜。若过盈量过小，轴承运转发热使内圈膨胀，内圈对轴易产生相对运动，导致轴承故障；若是过盈量过大，造成轴承配合间隙缩小，发热使内圈裂损，导致轴承故障烧死。
2.4.3 轴承装配清洁度的控制
清洁度不是复杂的技术问题，却很重要，需要做许多细致的工作。根据各种电机轴承所需的润滑脂数量，称量后用干净塑料袋装好并单独存放，轴承装配时即领即用；另外在装配过程中，保证注油管零件干净无铁屑杂物，以免灰尘和污物进入轴承室内。
2.4.4 轴向窜动量的控制
为避免轴承滚子端与轴承档边经常摩擦，保证轴承在通过弯道时能正常运转，牵引电机允许电枢有适量的轴向窜动量（即自由窜动量）。若窜动量偏大，会引起轴承滚子端部与轴承档边的冲击，易使轴承保持架断裂，造成轴承故障。因此要检测电机的轴向窜动量，使其在规定的范围内。
2.5 在允许转速下检测轴承总组装后的机械振动随着轴承转速的增大，轴承内部的摩擦热导致轴承温升增大。当轴承转速超过允许转速时，则润滑剂性能明显劣化，导致轴承烧伤及无法持续稳定旋转。所谓允许转速，即是轴承不产生这种过热现象，而能正常运转的极限速度。
电机总装后要进行空载试验和轴承检测，在空载过程中检查轴承转动应平稳、轻快、无异音及甩油，电枢动平衡状态良好，轴承温升应不超过55 ℃。当电机转速稳定达到允许转速时，应检查测两端轴承机械振动值。
3.实践效果
通过对牵引电动机轴承采取上述检修和保养措施，电动机轴承故障大大减少，基本杜绝了牵引电机轴承固死故障，有效地提高了电动机的可靠性，延长了牵引电动机的使用寿命。实践证明，对牵引电动机轴承采取上述预防措施是行之有效的。
[关键词]直流牵引电动机 轴承故障 原因分析 预防措施
中图分类号：TN722.7+2 文献标识码：TN 文章编号：1009―914X（2013）25―0578―01
引言
随着我国铁路重载、快速列车的开行，机车直流牵引电动机的负载在逐渐增加，实际使用功率接近设计值，提高牵引电动机轴承运转的可靠性，降低故障率，有利于保证铁路运输的安全。在实际运用中，牵引电动机轴承故障普遍，轴承固死后果可怕，严重影响铁路的正常运输秩序。因此，对牵引电动机轴承故障进行分析与研究，提出相应的预防措施是必要的。
1.原因分析
轴承在正常的条件下使用，套圈和滚动体的滚动面因不停地重复地受到压力，亦会发生材料疲劳，以致造成剥离而无法使用。滚动轴承一旦承受负荷，其滚动体与套圈接触面就会发生局部永久变形。该变形量随负荷增大而变大，若超过某种限度，则会影响正常运转。轴承烧伤、磨损、裂纹缺口、卡死、生锈等都有可能使轴承无法使用，但这应称为轴承故障，须与轴承寿命区分开。轴承选型不当，安装欠妥，润滑不良及密封不好等都是发生轴承故障的原因，排除这些原因便可避免牵引电动机轴承发生故障。
通过对电动机故障轴承解体检查发现，故障轴承的症状主要是：1）滚动体及滚道裂纹、拉伤、灼痕、疲劳剥离掉块、锈蚀；2）外圈拉伤、锈蚀严重；3）内圈拉伤、裂、锈蚀；4）保持架松动、铆钉断头、体裂、变形；5）内圈表面和滚子表面点腐蚀、麻点、变色等。
从现场观察分析发现，造成牵引电动机轴承故障的主要原因有：轴承超期使用，组装质量不良，维护保养不当，润滑不良，轴承制造质量缺陷等。
2.预防措施
牵引电机轴承故障涉及因素很多，且处于动态之中，但只要在电机检修过程和机车运用过程中，从轴承检修、检测、组装、试验以及监控等方面入手，采取必要的预防措施，把握好轴承检修运用的各个环节，轴承质量就能够实现有序可控。
2.1 轴承寿命管理的控制
1）对所有返修电动机的轴承实行寿命管理，即轴承使用7 年或运行里程超过80 万km 强制报废，并对所有轴承进行编号，按编号建立轴承寿命管理档案。选择轴承时，必须设定该使用条件下的轴承必须寿命，必须寿命是根据机械装置本身所需要的耐久性和运转时的可靠性来决定。因此，牵引电动机轴承存在疲劳使用寿命，对其进行寿命管理是科学的。
2）机车双次中修时对所有电动机轴承全部更新，杜绝轴承超期使用现象。轴承清洗前首先检查其使用寿命，寿命到期直接报废，只对在使用寿命期内的轴承进行清洗、检查；新轴承也要按规定进行检查确认，合格后方可进行检测组装，防止超过使用寿命期的轴承和不合格轴承装机使用。
2.2 轴承内部游隙的控制
所谓轴承内部游隙，是指轴承在未安装时内、外圈之间的相对可移动量。运转游隙与轴承的寿命、温升、振动以及噪声有着密切的关系，轴承内部游隙的控制很重要。电机轴承要维持良好的运转，必须有合适的内部游隙。轴承原始游隙是很重要的指标，因此，轴承装配前要检查原始游隙，同时要测量内圈与电枢轴颈的过盈量，保证其可靠接触。电机装配后，轴承游隙是配合游隙，若这时游隙太小，会造成轴承过热，引起内圈膨胀，使游隙越来越小，最终导致轴承烧损；若这时游隙太大，滚子将受力不均，产生附加振动，易损坏轴承。因此，采购轴承时必须考虑电机总组装后的装配游隙不能超过标准。
2.3 轴承润滑脂的控制
轴承润滑的目的是使滚动体表面或滑动体表面形成一层薄薄的油膜，以防止金属直接接触。润滑剂对轴承的主要作用为：1）减轻摩擦及磨损，2）排除摩擦热，3）延长轴承的寿命，4）防止异物侵入。为了充分发挥润滑剂的作用，务必选用适宜于使用条件的润滑方法和优质润滑剂。电机装配时，注入轴承室的润滑脂必须清洁。润滑脂不干净，混有杂质，特别是坚硬的杂质，易造成轴承非正常磨损，引起轴承故障。润滑脂填充量要适当，若加入量太少，轴承因间断缺油干磨造成发热而引起轴承故障；若加入量太多，润滑脂搅拌发热导致轴承故障，还会变稀甩出污染电机内部。牵引电机润滑脂的填充要按设计量注入，还要在轴承室空间合理分配。轴承室空间由轴承腔，内、外轴承盖间三部分组成，润滑脂应尽量分配在轴承腔和能与轴承包络的面上，填满其空间的三分之一。
机车运行过程中，要防止齿轮箱内的油脂窜入电机轴承室，使润滑脂变质并流失，引起轴承故障，并应定期定量补充轴承专用润滑脂，严禁不同牌号的润滑脂混合使用，防止润滑脂变质，失去润滑性能，引起轴承故障。
2.4 轴承装配质量的控制
2.4.1 严格控制轴承加热温度
轴承装配时，温度太低，会使轴承套安装不到位，外力强行套入，易拉伤转轴和损坏轴承；温度太高，会使轴承内圈表面硬度变低，而降低轴承的使用寿命。根据配合过盈量，轴承加热温度不应超过110 ℃。
2.4.2 加强轴承与轴、端盖的选配
对轴承内圈与轴颈、轴承外圈与轴承室进行选配使用，以保证合适的过盈量。其中内圈与轴颈的选配是主要的，它们之间的过盈量要适宜。若过盈量过小，轴承运转发热使内圈膨胀，内圈对轴易产生相对运动，导致轴承故障；若是过盈量过大，造成轴承配合间隙缩小，发热使内圈裂损，导致轴承故障烧死。
2.4.3 轴承装配清洁度的控制
清洁度不是复杂的技术问题，却很重要，需要做许多细致的工作。根据各种电机轴承所需的润滑脂数量，称量后用干净塑料袋装好并单独存放，轴承装配时即领即用；另外在装配过程中，保证注油管零件干净无铁屑杂物，以免灰尘和污物进入轴承室内。
2.4.4 轴向窜动量的控制
为避免轴承滚子端与轴承档边经常摩擦，保证轴承在通过弯道时能正常运转，牵引电机允许电枢有适量的轴向窜动量（即自由窜动量）。若窜动量偏大，会引起轴承滚子端部与轴承档边的冲击，易使轴承保持架断裂，造成轴承故障。因此要检测电机的轴向窜动量，使其在规定的范围内。
2.5 在允许转速下检测轴承总组装后的机械振动随着轴承转速的增大，轴承内部的摩擦热导致轴承温升增大。当轴承转速超过允许转速时，则润滑剂性能明显劣化，导致轴承烧伤及无法持续稳定旋转。所谓允许转速，即是轴承不产生这种过热现象，而能正常运转的极限速度。
电机总装后要进行空载试验和轴承检测，在空载过程中检查轴承转动应平稳、轻快、无异音及甩油，电枢动平衡状态良好，轴承温升应不超过55 ℃。当电机转速稳定达到允许转速时，应检查测两端轴承机械振动值。
3.实践效果
通过对牵引电动机轴承采取上述检修和保养措施，电动机轴承故障大大减少，基本杜绝了牵引电机轴承固死故障，有效地提高了电动机的可靠性，延长了牵引电动机的使用寿命。实践证明，对牵引电动机轴承采取上述预防措施是行之有效的。