王長江 楊振中 鄭宇華
（南車株洲電機有限公司，412001）
摘 要：文章對異步牽引電機軸承Z佳潤滑脂量進行探究，通過在軸承中填充不同的潤（rùn）滑脂量，以試驗數據（jù）分析軸承溫升的變化趨（qū）勢，確定在軸承內形成Z佳潤滑時，軸承內潤（rùn）滑脂加入（rù）量的工藝值。
關鍵詞（cí）：異步（bù）牽引電機；軸承溫升；潤滑脂；填充量
應用於我（wǒ）國鐵路（lù）運（yùn）輸的某型異步牽（qiān）引電機軸功率為300kW，額定轉速4140r/min，Z高使用（yòng）轉速6120r/min，Z高試驗轉速7040r/min。牽引電機軸承在高速旋轉下，潤滑脂的填（tián）充量極為關鍵，如果潤滑脂填充量不夠，無法在軸承內形成良好的潤滑脂膜，滾動體表麵與軸承滾道麵因接觸造成（chéng）表麵油膜剝落導（dǎo）致軸承故障；反之，潤滑脂填充量過多，潤滑脂（zhī）膜厚，滾動體與軸承滾道麵（miàn）之間摩擦阻力加大使得（dé）溫升（shēng）增加，潤滑脂劣化導致潤滑膜失效，也會造成（chéng）軸承故障。因此，潤（rùn）滑技術已經成為軸承技術研究的重要（yào）部（bù）分，相對於滾動軸承的內圈、外圈、滾動體和保（bǎo）持架，潤滑脂被稱為“滾動軸承的（de）第5個零件”。
1 潤滑（huá）脂量計算（suàn）
參考文獻[4]認為，軸承初始潤滑分為走合階段和正（zhèng）常（cháng）運行階段（duàn）。軸承（chéng）初始填充的潤滑脂經過走合階段（duàn）後（hòu），在軸承滾動體、滾道和（hé）保持架的相互接觸麵上，籍尖劈作用形成一層潤滑脂膜，從而進入軸承正常運行階段。長期擔任潤（rùn）滑作（zuò）用（yòng），主要由這層潤滑脂膜（mó）來承擔（dān），軸承潤滑狀態（tài）見圖1。
目前，已有大（dà）量的對軸承Z小潤滑脂膜厚計算的研究，特別是以Dowson-Higginson線接觸彈流膜厚公式（shì）為典型式[2]。在此基礎上，軸承廠家推薦的初（chū）始潤（rùn）滑軸承潤滑（huá）脂Z小填充量經驗公式如下：
V=f10-5（D2-d2）B
式（shì）中：V—填充量 cm3；D—軸承外徑 mm；d—軸承內（nèi）徑 mm；B—軸承寬度 mm；f—3.6。
根據該公式計（jì）算，得出（chū）某型異步牽引電機的滾動軸承潤滑脂加入（rù）量為14.5g。
2 溫升試驗
上述理論分析的（de）流體潤滑計算是按等黏度進行的，也就是說（shuō）忽略了潤滑膜溫度（dù）場的影（yǐng）響。然（rán）而，對於（yú）高速旋轉軸承，溫度明（míng）顯改變了潤滑脂的黏度，進而影響壓力分布和承載能力。同時，潤滑表麵由於溫升而產生的熱變形（xíng）使間隙形狀（zhuàng）改變，從而影（yǐng）響潤滑性能。因此，要（yào）確保（bǎo）批量（liàng）產（chǎn）品的（de）潤滑性能，就必須通過溫升試（shì）驗對理論（lùn）數據進行修正。
通過測量（liàng）軸承溫（wēn）升，能判（pàn）斷出軸承內部的潤滑脂情況。圖2是三個軸承溫升的示（shì）例，曲（qǔ）線1是一個比（bǐ）較正常的（de）狀態，即（jí）經過（guò）短時間走合，溫度下（xià）降，並且平衡在一個較低的水平；曲線2處於中間，如果平衡溫度（dù）不（bú）太高，可視為（wéi）正常，如果接近界限溫度（dù），需要找出原因；出現曲線（xiàn）3的情況，無疑要停下來拆檢，除軸承和裝配上的原因外，還需考慮是否由於（yú）潤滑（huá）脂而產生的（de）溫升異常。
2.1 試驗方案
對新造的牽引電機進行溫升試驗數據的采集，以（yǐ）確（què）定Z佳初始潤滑脂（zhī）加（jiā）入值。為防止由於（yú）軸承加脂量不夠、潤滑不良而引起軸承損壞，試驗沒有對低於理論計算要求的加脂量的情況進行分析（xī）。
工藝上采（cǎi）用動態加脂法將（jiāng）潤滑（huá）脂加入軸承內（精度：±0.1g），確保指（zhǐ）定量的潤滑脂均勻地沿圓周擠進軸（zhóu）承的空腔（qiāng）內（nèi），加脂完成後將軸承正（zhèng）反轉幾次，使軸承得到良好的初始潤滑（huá）。考慮到（dào）潤滑脂（zhī）填充的（de）過程（chéng）中工藝損耗量為1~2g，製定了如表1的試驗方案。
2.2 試驗結果及分（fèn）析
圖3~圖5為根據（jù）上述三個實驗方案得出（chū）的溫升曲線圖。
由圖3~圖5可知，Z高（gāo）溫升值與環境溫度有關，環境溫度直接影響了電機整體散熱，但建立起良好潤滑油膜後溫升（shēng）趨（qū）於下降。但如果潤滑脂填充量增大（dà），對軸承溫升有（yǒu）明顯影響，峰值溫升（Z高溫升）、平衡溫升（峰值後趨於穩（wěn）定的（de）溫升）都有明顯的變化。
根據圖3，軸承填充量在16g的時候，三個試（shì）驗軸（zhóu）承（chéng）的溫升峰點出（chū）現的時間一致性較差，過了峰值後的溫升下降快（kuài）慢的一致性也較（jiào）差，說明以16g潤滑脂的（de）量建立的潤滑油膜，軸承溫升的散熱的穩定性不好（hǎo）。根據圖5，滾（gǔn）柱（zhù）軸承填充量達到19g，溫升峰值明顯增大，Z高溫升出現時間晚，溫升下降慢，說明該填充量（liàng）在軸承內建立一個穩定的油膜需要的時間更長，軸承發熱量更大，確認為潤滑脂量偏多。根據圖4，填充量17.5g的溫升曲線變化趨（qū）勢較為一致（zhì），因此確（què）定（dìng）為形成Z佳初始潤滑，工藝上的潤滑脂填充量數已確定為17~18g。2.3 工藝控製 潤滑問（wèn）題的Z終表現是潤滑失效（xiào）造成（chéng）軸承溫升驟升，因（yīn）此（cǐ）對（duì）軸承溫升（shēng）進行有效控製至關重要。
目前，在牽引電機製造工藝上（shàng），通過提高軸（zhóu）承裝（zhuāng）配環境的清潔度、動（dòng）態定量加（jiā）潤滑（huá）脂、專人（rén）負責加潤滑脂工序等方法保（bǎo）證軸承裝（zhuāng）配質量。同時，建立（lì）電機溫升（shēng）數據庫，通（tōng）過（guò）對溫升數據的監控掌握軸承潤滑情況。采用此工藝控製的異步牽引（yǐn）電機已有逾（yú）千（qiān）台，累計安全運營達200多萬公裏，截至目前未發生一起因軸承（chéng）潤滑失效造成的軸承故障，實現了軸承潤滑質量“零缺陷”的目標。
3 結語
異步牽引電動機的軸承與潤滑是當今世界軌道交通的一個熱門話題，隨著節能減排工作日益（yì）受到重視，高效節能的異步牽引電機應用將更為廣泛，軸（zhóu）承潤滑技術的（de）研究（jiū）也將更為深入。
本文從理論角度（dù）探究軸承Z佳初始潤滑值與（yǔ）溫升的關係，通過試驗數（shù）據就潤滑脂加入量對軸承溫升的影響進（jìn）行了分析，確定了潤滑脂加入量的工藝控製量，從而提高（gāo）了批量電機軸承運行可靠性，也為其它（tā）軸承結構的潤滑填充量與溫升關係的（de）研究提供了參考數據，將進（jìn）一步提高牽引電機的（de）質（zhì）量和性能。
參考文獻
[1] 楊振中.牽引電機空載試驗中的（de）軸承考核[J].電力機車技術（shù），2001，1.
[2] 溫詩鑄，黃平（píng）.摩（mó）擦學原理[M]（第3版）.北京：清華大學出版社，2008.
[3] NSK滾動軸承技術手（shǒu）冊（cè）[S]．
[4] 王世芳.軸承潤滑與潤滑脂的（de）流變性[J].潤滑與密封，1980，6.
[5] SKF軸（zhóu）承綜合型（xíng）錄[S].
來源：《電機技術》2013年第1期
