摘　要：以DK_16A地鐵（tiě）電動車輛牽引電機62310軸承故（gù）障為例，分析了故障成因，並對相應的措施（shī）進行了論述。
　　關鍵詞：軸承故障；摩擦副；電蝕；溫升
　　地（dì）鐵車（chē）輛在啟動運行時，有時車廂會有劇烈震（zhèn）動，這多是由於牽引（yǐn）電（diàn）機軸承故障造成的（de），當軸承潤滑不良時，其轉動體產（chǎn）生（shēng）熱量使金屬熔化，停止轉動時又凝結，給啟動產生（shēng）極（jí）大阻力，在阻力釋放時車箱會有劇烈震動，給車輛的運行安全性、乘客的（de）乘坐舒適性造成很大威脅。這種故障稱牽引電（diàn）機“燃軸（zhóu）”。
　　在“燃軸（zhóu）”故障發生後，司機很難完成正點輸送乘客的任務，隻能掉線回庫。發生“燃軸（zhóu）”後，嚴重損壞轉軸的（de）軸徑，不（bú）僅牽引電機（jī）要大（dà）修，而（ér）且還（hái）影響車輛的機械傳動、牽引電器的可靠（kào）性。調研（yán）發（fā）現“燃軸”多發生在牽引電機非軸伸端（duān）軸承（即（jí）62310軸承）。作者認為，有效的降低62310軸承故障，首先（xiān）要排除軸承製造質量的幹擾，其次是正（zhèng）確科學（xué）地裝配軸承也非常關鍵，在兩者較好地滿足之後，軸（zhóu）承故障問題的解決就相對容易了。實踐（jiàn）證明，從20世紀90年代中期至今，通過采取相應措施，明顯降低了牽引（yǐn）電機臨修（xiū）軸承的故（gù）障。
　　1　關注軸承的不良品
　　（1）對軸承不良品質量（liàng）的監（jiān）測
　　任一批量的（de）軸承（chéng）都存在著一定數量的不良品，軸承與軸承之間的比較（jiào）是可（kě）以區分優劣的。
　　62310軸承滾柱體有（yǒu）12個，它們的一致性如何是由製（zhì）造廠家決定的，作為使用者往往隻（zhī）注意其（qí）有關的配（pèi）合尺寸而不在意其內在如何，而這一內在（zài）質量與企業（yè）執行的標準有（yǒu）關，也與其生（shēng）產管理水平和技術控製水平、批（pī）次有關。
　　解（jiě）剖測量新品軸承不良品質量的做法是在（zài）每（měi）百套或每（měi）批次中任意取1套（tào）軸承（chéng），內套與擋圈待（dài）檢，將黃銅保（bǎo）持架鉚釘除去（可（kě）鑽（zuàn）削或（huò）銑削），平放於測（cè）量工作（zuò）台麵上，分解保持（chí）架，對滾柱依次做標記，用千分尺分（fèn）別測量出柱體直徑和長度的Z大與Z小的差值。另外，用（yòng）塞規測量徑向（xiàng）間隙和（hé）軸（zhóu）向間隙（xì）。此方法不需對軸承解體，但必須逐個測量每一滾柱體。這種方法（fǎ）測量誤差（chà）較大，不易發現柱（zhù）體的每（měi）一形位細節，如倒角缺口、光潔度等不均勻時很（hěn）易漏（lòu）檢，但可較好地（dì）對（duì）保持架進行檢查。對柱體的表麵硬度測量用HLM）100裏氏硬度計。有利對（duì）軸承複原再用，不至於報廢。
　　如1996年產品，滾柱直徑公差帶（dài）0.05mm、滾柱長度公差帶0.07mm、滾柱表麵硬度HRC60~62、滾柱兩（liǎng）端麵倒角不規則、不一致，有個別倒角有嚴（yán）重缺（quē）陷和磨缺（quē）痕跡，保持架間隙過大等。我們將軸承的製造質量問題回饋（kuì）到製造廠後（hòu），引起廠家極大重視，此後軸承質量（liàng）有穩步提高，軸承製造精度較穩定（dìng）。
　　應該說明決定軸承內在質量的要素很多，企業內部有（yǒu）自（zì）已（yǐ）的測控標（biāo）準，以上測量結果也隻能對製造質量進行監督，預防批量不良品流入（rù）修程環（huán）節，提請生產商對質量嚴（yán）控，減少軸承質量因（yīn）素（sù）造成的幹擾。
　　（2）軸承的篩選（xuǎn）
　　首先（xiān），目測（cè）外套、內套、擋圈各表麵光潔度，無劃痕、劃傷。
　　徑向間隙的檢（jiǎn）查。測（cè）量時，先將軸（zhóu）承內圈固定（dìng），除去擋圈，軸承外圈用30N左右的力推（tuī）轉，將（jiāng）塞尺插入（rù）滾柱（zhù）和滾道的間隙處，插入的深度要超過（guò）滾柱體長度的1/4，調整塞尺厚度使鬆緊程（chéng）度適度，這時塞尺的讀數是徑向製造間隙。62310軸承目前我（wǒ）們選用的遊隙係列，徑向要求0.065~0.080mm。
　　測量軸向間隙。將軸承平放於平台（tái）上，以軸承內套定（dìng）位（wèi）測高度，再（zài）以外圈定位測（cè）高度，兩高（gāo）度差為軸向間隙，要求軸向（xiàng）小於0.6mm。
　　通過以（yǐ）上工作後，也隻能說明此批軸承質量（liàng）穩定的可信度（dù），在使用時，操作（zuò）者還應用實（shí）際經驗進（jìn）行再次篩選。此法雖然不能取（qǔ）代計量測定，但作為相對參照還是可行的。在操作者（zhě）有經驗體會後，鑒別（bié）結果有很高的可信度。
　　2　軸承（chéng）裝配中易（yì）忽視的細節
　　（1）軸承裝配前的檢查
　　裝（zhuāng）配前，要檢查軸承內圈（quān）與軸頸配合公差（chà）以及軸承外圈與端蓋軸承室的（de）配合公差，同時檢查配合表麵的（de）粗糙度及對軸徑的其它形位要求。
　　1）特別要注意主軸端麵到油封端麵33±0.1mm的要求，軸承（chéng）油封如損壞需更換，在更換新油封後必須以軸兩端中心孔定位，旋車加工油封端麵尺寸達要求，並嚴格控製其加（jiā）工光潔度；
　　2）確（què）認後方可進入軸承的裝配，並符合圖1要求。 　　（2）軸承的熱套過程
　　加熱軸（zhóu）承內套選用ZJ20x係列軸承加（jiā）熱（rè）器（額（é）定功（gōng）率2.2kVA）。將軸承內套套入12號軛鐵放置於主極鐵芯端麵上（shàng），吻合平（píng）正。在加熱過程中，用點溫計測量軸承內套溫升（shēng）70K，加熱（rè）時間60~65s，當達到溫升時（shí），軸承內套可漲出0.06~0.09mm，加熱溫度不可超（chāo）過120℃。斷電戴防護手套取出軸套，迅速（sù）進行裝配。油封套的熱套加熱時間可以略長一（yī）些，加熱時間（jiān）一般比軸承內（nèi）套的加熱時間長（zhǎng）10~15s為宜。
　　軸承徑向預緊。可增加軸（zhóu）承的（de）剛度，保證軸向和徑向的正（zhèng）確定位，提高軸的旋轉精度，降低軸承的振動和噪聲，防止由於慣性力（lì）矩所引起的（de）內、外滾道的滑（huá）動。
　　（3）熱套時的裝配（pèi）要（yào）點
　　通（tōng）過時間（jiān）控（kòng）製溫升（小軸套時間62s±2s）；減（jiǎn）少工（gōng）件的熱散失，感應加熱工（gōng）作台與軸件裝配工位不超過3m為宜。
　　作者認為更換油封後必須要（yào）中心定位旋車加工，否則尺寸33mm及其形位（wèi）精度達不到要求。這一要求往往被忽視，它對軸套的定位是至關重要的。
　　3　軸承的摩擦副、電蝕與溫升
　　（1）浴盆規律（經（jīng）典故障率曲（qǔ）線）
　　在完成軸承的裝（zhuāng）配後所測的間隙就是工作間隙。工作間隙要比徑向間隙小些，實際運行（háng）中（zhōng）工（gōng）作（zuò）間隙在（zài）磨損中增大（dà），當增大到超過允許值（zhí）時，就不能繼續使（shǐ）用。62310軸承徑向間隙（xì）允許Z大磨損不大於0.20mm。
　　軸承故障實際是軸承（chéng）由磨合（hé）到磨損的延伸和擴大，其故障宏（hóng）觀統計規律符合浴盆（pén）曲線，軸承由（yóu）磨合期到使用壽命期時間很長，屬於偶然故障期，到達使用壽命期的末期，其特點是故障率隨時間（jiān）的增加而加大。根據浴盆理論，研究地鐵T₁₀₁車（chē）組故障率統計（jì）曲線（xiàn）（見圖2），可知62310軸承使用50萬km以後進入故障高發區，應進入修程。考慮修程（chéng）特點（diǎn），其壽命（mìng）期定在（zài）50萬km為宜。可見，軸承故障（zhàng）有一個漸發過程，在（zài）50萬（wàn）km以前是（shì）故障率Z平穩（wěn）的時（shí）期（qī），是軸承Z佳運行期。50萬km以後（hòu），各摩擦副工作的正常與否成為（wéi）問題的關建。 　　（2）軸承的摩擦副
　　軸承（chéng）存在（zài）3組摩擦（cā）副，滾柱與內、外（wài）滾道為（wéi）第1組；滾柱兩端麵分別與滾道擋圈內套側麵為第2組；滾柱表麵與保持架為第（dì）3組。數組摩擦副均（jun1）在潤滑（huá）脂的參與下工作。
　　滾柱與滾（gǔn）道麵間屬（shǔ）於（yú）滾動摩擦副。在正常情況下，摩擦麵間完全被潤滑脂油膜所隔開，如軸承內12個柱體都能均勻受力，鋰（lǐ）基脂油膜的強度，不容易破壞，這一情況是軸承的理想運行情況，在新品軸承運（yùn）行初（chū）期是這樣的。因此，軸承處滾動摩擦中，磨耗量是極微小的，經（jīng）過一個架修（50萬km）後（hòu）的軸承，Z大磨耗量沒有超出0.02mm。這一摩擦副（fù）主要承受軸重負荷和衝擊負荷。
　　滾柱兩端麵分別與滾道擋（dǎng）圈（quān）內套側麵間屬於滑動摩擦副。摩擦麵（miàn）間有油膜，滾柱麵正常情況下承受較小軸向力，在車（chē）輛經過道岔受衝擊時軸向力Z大（dà），因軸承（chéng）柱體長（zhǎng）度上（shàng）的差（chà）異，使Z長的柱體在發生衝擊時首先產生磨耗，初期磨耗較快，運（yùn）行中磨耗（hào）逐漸平穩趨於穩（wěn）定，這時軸向間隙（xì）增大。當軸向力發生時，62310軸承承擔了（le）全部軸向力（徑（jìng）向負荷是由（yóu）電機的兩（liǎng）個軸承分擔的），從電機的整體結構分析（xī），軸承的（de）軸向遊隙實質是電機軸向（xiàng）間隙。
　　滾柱表（biǎo）麵與保持（chí）架屬於滑動摩擦副。滾柱全部外表（biǎo）麵（miàn）與保持架構成的摩擦接觸麵Z大，且（qiě）又（yòu）屬於滑動摩擦，對軸承故障的威（wēi）脅Z大。在實際中發生（shēng）軸承故障後，其原因（yīn）一般較難（nán）判斷（duàn），原則上保持架不應與內套、外圈有接（jiē）觸，並（bìng）且相對（duì）間隙均勻，但在磨損增大後，保持架塌架或飛邊而產生毛刺，潤滑被破壞，加了磨損，保（bǎo）持架損壞（huài）往往是軸承（chéng）故障（zhàng）的開（kāi）始。保持架（jià）的（de）強度是軸承各組（zǔ）件中Z薄弱的部分。保持架的可靠程度決定著軸承的使用壽命。
　　（3）軸承的（de）電蝕
　　軸承的電蝕從電（diàn）流作（zuò）用的角度上（shàng）講有電化學電蝕和軸電流電蝕。電化學電蝕屬微循環靜電性質，潤滑脂與水親和後呈現電極性，極性分子團使金屬表（biǎo）麵形成轉移粒子，構成電蝕即鏽跡，在軸承長期靜止時，電蝕加劇。因此，注（zhù）意潤滑（huá）脂開啟後應防雨防潮，密閉封存，防止潤滑脂變質。
　　軸電流電蝕可有電壓（yā）電蝕和接地電蝕。電壓電蝕是由於（yú）磁路（lù）、磁（cí）場不均，有與轉（zhuǎn）軸相交鏈的旋轉磁通存在，轉軸的旋轉可在轉軸上產生（shēng）感應電壓，電壓雖然很小，在達到一（yī）定數值後，擊穿（chuān）油膜瞬間產（chǎn）生電火花，對滾動軸承摩擦副形成灼傷，完成放電後再進行下（xià）次的（de）累積。
　　為（wéi）防（fáng）止（zhǐ）發生電壓電蝕，通常采（cǎi）用阻斷回路的方法，如將軸承絕（jué）緣或直接使用絕緣軸承。但後者成本昂貴，國內尚（shàng）有待開（kāi）發絕緣軸承係列（liè）。
　　接地電蝕是當電樞繞組發（fā）生接地故障時，電樞鐵心通過軸，經軸承對殼體構成接地回路，形成軸電（diàn）流，灼傷軸承。可以通過對電樞繞組進行除塵清理，端部除鐵（tiě）心外塗刷（shuā）164晾幹環（huán）氧灰色覆蓋漆，減緩絕緣老化，並要減少粉塵的再（zài）浸入，避免形成短（duǎn）路擊穿故障（zhàng），能有（yǒu）效防止發生接地電蝕故障。
　　（4）軸承（chéng）溫升
　　軸承摩擦副（fù）及軸承電蝕都可以使（shǐ）油膜吸熱，油（yóu）溫（wēn）升高，潤滑性能下降並產生熱積累，使軸承溫度上升。軸承溫度反映了軸承的運行工況，軸承溫度上升（shēng）也是軸承故障的前兆。如果幾台牽引電機電磁功率所產生的熱效應都一致（基（jī）本一致），那麽，軸承溫度就可以（yǐ）客觀反（fǎn）應出軸承本身工況。
　　在檢修班組由操作（zuò）者自檢軸承溫度，測出空載溫升曲線。在運行條件下，遠紅外常溫下測試；空載1350r/min；DC100V作溫升曲線。由圖4可知，在（zài）熱平衡後，溫升達13K接近飽和（hé），1350r/min溫升超過13K+2K可視為警視溫度。在運營車輛回（huí）庫後5min內測得軸承動態溫升曲線，由圖4可知32K接近飽和，故（gù）32K+2K可視為警視溫度。 　　（5）防（fáng）止發生燃軸故障
　　到達警示溫度後，可認為軸承使用壽命已（yǐ）經度過Z佳運行期，故（gù）障率將隨時間的增加而加大（dà）。應注意安排修（xiū）程，在超過警視溫度5~7K時應進（jìn）入修程，避免發生燃軸故障。
　　作者認為通過提（tí）高潤滑脂（zhī）的耐熱性、耐久性（xìng）和不親水性，可降低電化（huà）學電蝕；通過對電氣部分的進一步絕緣（yuán）處理，可降低接地電蝕；通過對電蝕回路采取阻斷措施，可（kě）降低電壓電蝕。
　　軸承磨耗與磨損的變化很難定量分析，正常磨耗的軸承能保證一個架（jià）修修程（約50萬km），若不能保證一個架修時，需更換新品軸承。在正常使用壽命期間運行的軸承，其溫升的變化可以客觀反映出軸承的運行工況。在（zài）同一工作條件下測出其（qí）溫升的變（biàn）化進行（háng）比較，根據溫升飽和點的不同製（zhì）定出警示溫度值，根據警示值的預報，分別在生產環節上（shàng）建立監測網絡，可以有效地防止軸承故障。
　　4　結論
　　有（yǒu）效地降低62310軸承（chéng）故（gù）障，首先要排（pái）除軸承製造（zào）質量的幹擾，其次正（zhèng）確科學地裝配軸承也很關鍵。由於（yú）在解決軸承故障上排（pái）除了軸承質量的幹擾，完善了工藝細節，采用了紅外（wài）線溫度測量手段（duàn），監測軸承故障前兆，科學有效地防（fáng）止了軸承故障。根據曆年軸承故障統計可以看出（chū），1998年（nián）前基本排除了軸承（chéng）製造質量（liàng）的幹擾，故障率（lǜ）由原來的46%下降到32%；2002年由於加強紅外軸（zhóu）溫測控，使軸承故障率再由32%下降到13%，取得顯著的經濟效果。
　　參考文獻
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