摘　要：介紹了“北京交通大學-NTN牽引電機（jī）軸（zhóu）承（chéng）試驗站”試驗（yàn）台的功能、性能指標以及各主要組成部分的結構與原理。列舉了試（shì）驗台建（jiàn）立以來主要完成的（de）試（shì）驗項目，並給出了典型的試驗結果。本試驗台可為軸承生產企業、高速牽引電機的設計等單位提供（gòng）軸承、潤滑油脂的性能測試服務。
　　關鍵（jiàn）詞：軸承；潤滑（huá）；試驗台；牽引電機；耐久性；高速鐵路
　　在（zài）鐵路（lù）機車車（chē）輛運行中，滾動軸承是（shì）安全運行（háng）的關鍵部件（jiàn），也是Z容易損壞的部件之一（yī），它的故障直接關係到運（yùn）輸的安全。高速、重載、長途運行的列車，軸承的故障往往會迅速擴大，在短時間內會造成熱軸、燃軸、切軸而Z終導（dǎo）致列車顛覆等重大行車事故^[1]。為了適應軸承高速旋轉和牽引（yǐn）電機各部溫升（shēng）的特點，必須提高軸承、潤滑脂的耐熱性和耐久性^[2]。國內滾動軸承製造技術上的落後，很大程度上也（yě）是受限製於軸承（chéng）試驗（yàn）台的技術水平。因此，提高軸承試驗（yàn）、檢測技術（shù）水平成為解決中國軸承技術落後的（de）關（guān）鍵問題之一（yī）。
　　我國（guó）軸承行業缺乏相應的關鍵試驗技術及試驗設備。長期以來，雖在各行業均有一些軸承試驗台。，但不能對高速鐵（tiě）路用軸承進行模擬性能試驗（yàn），特別是耐久性試驗，因而不能全麵正確評估（gū）和控製軸承的質量，不能消除軸承使用中的不安全隱患，高速鐵路用軸承基本依賴國外進（jìn）口。影響軸承及其潤滑係統綜合性能的因素錯綜複雜，在目前基礎理論還不（bú）完善的階段，試驗研究尤（yóu）其重要。采用先進的軸承試（shì）驗台進行係統研究，對深入理解軸承和油脂的摩擦磨損性能、耐熱耐蝕性能、抗疲勞性能等提（tí）供重要技術手段，為改進軸承設計（jì）製造水平和優化潤滑技術提供可靠依（yī）據。
　　1　試驗台概況
　　“北京交通大（dà）學-NTN牽引電機軸承試驗站”是由北京交通（tōng）大（dà）學和國外著名軸承製造公司NTN成功合作的（de）成果，是具有先進水平的、國內的可以（yǐ）進（jìn）行高速列車牽引（yǐn）電機軸承試驗（yàn）的（de）專用（yòng）設備。試驗台於（yú）2004年11月4日順利完成了設備安裝和調試。圖1是試驗台的（de）照片。 　　1.1試驗台特點
　　（1）圓（yuán）柱滾子軸承和（hé）深溝球軸承成對裝配，與實際電（diàn）機中的軸承布局相同；
　　（2）密封油脂型腔構造與實際電（diàn）機的構造完全一致，能夠模擬實際的潤滑劑流（liú）動狀況；
　　（3）2套主（zhǔ）軸可以進行（háng）軸承和油脂的對比試驗；
　　（4）該試（shì）驗係（xì）統具有高度自動化和（hé）故（gù）障保護措施（shī），能（néng）實現無人值守工作上萬小時；
　　（5）可以對試驗軸（zhóu）承的溫度以及軸承的振動加速度值進行全程監控和記錄。
　　1.2主要技術指標
　　主（zhǔ）軸轉（zhuǎn）速：0～10000r/min
　　主軸數量：2工位（wèi），可進（jìn）行對（duì）比試驗
　　徑向負荷：0～4900N
　　軸向負荷：0～1960N，並可循環加、卸載
　　加（jiā）熱溫度：0～200℃
　　1.3主要功能
　　能根據實際使（shǐ）用狀況（kuàng）進（jìn）行不同轉速、軸向和徑向載荷、溫度、潤滑油脂等（děng）綜合條件下的試驗。可進行常用的3種試驗：
　　（1）急加速試驗：從靜止快速提升到（dào）某一高速，主要考察軸承和（hé）油脂的動態特性。
　　（2）溫升特（tè）性試驗：在軸向和徑向負荷固定條件下，轉速呈階梯狀升高，考察軸承在某速度（dù）下（xià）的溫升。
　　（3）耐久（jiǔ）性試驗：在某一特定（dìng）轉（zhuǎn）速、軸向和徑向負荷條件（jiàn）下進行長達數月的試驗，考察油（yóu）脂和軸承的耐久性能。
　　2　試驗台結（jié）構與原理
　　2.1試驗台布局
　　試（shì）驗台布局如圖2所（suǒ）示，按照功能模塊劃分，它包括2套試驗主軸、驅動電機、控製櫃、測（cè）試係統、供油係統、冷卻係統、油氣（qì）霧化器以及輔助設備等。 　　2.2各部（bù）件功能及原理
　　2.2.1試驗主軸
　　如（rú）圖3所（suǒ）示，主（zhǔ）軸內安裝有被試軸承1和3及其軸承座，承受徑向、軸向負荷（hé）的裝置，並裝有軸承內（nèi）圈溫度遙測單元6及其它零部件。當安裝不同尺寸的（de）試驗軸承時，套筒9內的部件也不同（tóng）。被試軸承的軸承座及其潤滑脂腔均按照實際電機的結構設計，Z大程（chéng）度（dù）地模擬實際工況。如果需要評定油脂的高溫性能，可在軸承座內安裝加熱裝（zhuāng）置，Z高溫（wēn）度達200℃。 　　2.2.2驅動部（bù）分
　　由37kW變頻電機和同步帶傳動構成，驅動（dòng）主軸按照指定（dìng）速度旋轉。2套主軸（zhóu）可同步旋（xuán）轉，進行軸承或（huò）油脂的對比試（shì）驗。
　　2.2.3控製部分
　　由試驗台控製櫃（操作盤）、控製電磁閥、傳感器等構成，用於試驗過程（chéng）的控製、保護、檢測。試驗過程既可以手動控製，也可以通過控製櫃麵板上一個PLC控製（zhì）的液晶觸（chù）摸屏在試驗前設置好所有參（cān）數從而（ér）實現自動運行。
　　2.2.4潤滑係統
　　被試軸承采用電機設計和實際使用中（zhōng）規定的潤滑脂潤滑（huá）。而承受（shòu）徑向負（fù）荷的軸承是2個背靠背安裝的角接觸軸承7314，如圖3中的2。在多次試驗中，該軸承一般不用更換，所以采用潤（rùn）滑（huá）效果更好的循環油潤（rùn）滑，並且可以同時（shí）起到冷卻作用。另外，在圖2中主（zhǔ）軸和皮帶輪間還有一（yī）個軸承（chéng），它們是由壓縮（suō）空（kōng）氣和潤滑油（yóu）通過油氣霧化器混合後作為潤滑劑的。
　　2.2.5負荷控製
　　徑向（xiàng）和軸向負荷是通過壓縮空氣作動（dòng）力的氣動單元控製（zhì）的。軸向負荷可以（yǐ）實現間歇的加載和卸載（zǎi），用於模擬列車運行時的橫（héng）向（xiàng）振動。一般牽引電機本（běn）身運轉時不產（chǎn）生軸向力，但在“先鋒號”試車時，發（fā）現電機軸承受不明軸向（xiàng）力導致軸承磨損（sǔn）^[6]。本試驗台正好用來模擬同時（shí）承受徑向和軸向負荷作用下（xià）的電機軸承的工作性能。試驗時負荷的大小是按照實際電機軸的質量（liàng）考慮振動等因素折算（suàn）成的等效靜載荷。
　　2.2.6檢測係統（tǒng）
　　由振動（dòng）分析儀、數據記錄儀和相應傳感器構成。用於軸承數據的采集、分析和故（gù）障報警。能（néng）全（quán）程記錄各軸承本體溫度（dù）、軸承內外圈溫度和被試軸（zhóu）承附近（jìn）軸向、徑向的振動（dòng）等多個重要參數。記錄儀可（kě）設置被測參數超限報警，從而保（bǎo）障試驗台的安全。溫度檢測采用熱電耦，振動檢測采用壓電（diàn）式加速度（dù）傳感器。其中，軸承內圈由（yóu）於隨（suí）主（zhǔ）軸一起旋轉，檢測的溫度采用感（gǎn）應耦合的無線傳輸方式，具有（yǒu）較高的技術含量。振動（dòng）分析儀具有6個通道，數據記錄儀具有30通道。
　　軸（zhóu）承試驗台的數據（jù）檢測與記錄係統，是以橫河（hé）DR230為核心的，如圖4所示。DR230兼有筆（bǐ）式記錄儀（yí）和數（shù）據存儲的功（gōng）能。 　　此外軸承試驗台還包括空（kōng）壓機、除（chú）霧機以及安裝、拆卸用配套工具等。
　　3　軸承試驗台的應用
　　到目前為止，該試驗台已經完成的項目有（yǒu）：
　　（1）我國300km/h電動車組牽引電機采用的陶瓷絕緣軸承100萬（wàn）km可靠性試驗，曆時3060h（注：按照列車電機轉速、傳動比、輪徑等參數計算出時速300km，列車實際運行100萬km所需的小時數），於2005年4月22日圓滿完成。為我國的高速鐵路安全運行提供了保障。
　　（2）洛陽軸承廠牽（qiān）引電機（jī）軸承可靠性試驗。
　　（3）金鳳科技（jì）股份有限公司（sī）油脂對比試驗。
　　（4）現在正在進行四方車輛廠引（yǐn）進的（de）200km/h電動車組牽引電機軸承可靠性試驗。
　　圖5是軸承試驗（yàn）台測試中遇到的部分典型的試驗結果，其中圖5（a）為1軸（zhóu）的某軸承溫升異常，對應的振動信號也較大，圖5（b）-（d）分別為正常的急加速試驗、溫升試驗和（hé）耐久性試驗的結果。具體的試驗分析不在（zài）此詳述。 　　4　結束（shù）語（yǔ）
　　介紹了（le）“北京交（jiāo）通大學-NTN牽引電機軸（zhóu）承（chéng）試驗站”的功能（néng）、性能指標以及各（gè）主要組成部分的結構與原理。列（liè）舉了試驗台建立以來主要完成的試（shì）驗項目，並給出了典型的試驗結果。本試驗台可為軸（zhóu）承生產企業、高速（sù）牽引電機的設計等單位提供軸承、潤滑油脂的性能測試服務。在高速牽引（yǐn）電機軸承性能（néng）檢測（cè）方（fāng）麵試驗站填補了國內空白，為我國的高速鐵路安全運（yùn）行和快速發展（zhǎn）作出了重要貢獻。
　　參考文獻（xiàn）
　　【1】劉吉遠，柴小轉．我國鐵路貨車滾動軸承的發展曆程[J]．鐵道車輛，2005(10)：1-8．Liu Jiyuan，Cai Xiaozhuan．The development course of rolling bearings for railway freitht cars in our country[J]．Roling Stock，2005(10)：1-8．
　　【2】木川武彥(日)，等．機車車輛軸承及其潤滑的現狀（zhuàng）與動向[J]．國外（wài）內燃機車，2001(2)：24-29．MUCHUANWUYAN(Japan)，et a1．The current stateand developing trend of bearings for locomotives[J]．Foreign Diesel Locomotive，2001(2)：24-29．
　　【3】李靳東，郭紹鵬．軸承試驗機的現狀及發展趨勢[J]．現代零部件，2005(2)：94-95．Li Jindong，Guo Shaopeng．The current stateand developing trend of bearing test machine[J]．Modern Components，2005(2)：94-95．
　　【4】付建鋒，陳淩珊，陳伯賢（xián）．YZ-1型軸承試（shì）驗台的開發與應用[J]．潤滑與密封，2002(2)：57-58．Fu Jianfeng，Chen Lingshan，Chen Boxian．Development and application of type YZ-1 bearing test bench[J]．Lubrication Engineering，2002(2)：57-58．
　　【5】溫詩鑄，黃平．摩擦學原理[M]．北京：清華大學出版社，2002．
　　【6】高培慶，高興，張奕黃，等．“先鋒”號動車（chē）組異步牽引電動機用軸承磨（mó）損的分析[J]．機車電傳動，2004(2)：30-33．Gao Peiqing，Gao Xing，Zhang Yihuang，et a1．Analysis on wear of bearings for “XianFeng”asynchronous traction motors[J]．Electric Driver for Locomotives，2004(2)：30-33．
　　【7】龍勇．牽引（yǐn）電機軸承試驗台（tái）控製係統研究[D]．北京：北京交通（tōng）大學（xué），2006．Long Yong．Study on control system of the traction motor bearing test machine[D]．Beijing：Beijing Jiaotong University．2006．