张文通1张岩2
1.昆明地铁运营有限公司云南昆明650500;2.昆明铁道职业技术学院云南昆明650208
摘要：牵引电机作为地铁列车的动力提供部件，在地铁列车的安全运营中起到至关重要的作用，电机轴承作为牵引电机的关键部件之一，它将不动的电机壳和旋转的转子之间隔开，起到支撑转子并引导电机轴旋转的作用，电机轴承的性能是否良好，直接关系到电机的平稳运行及动力输出，降低温升变化，起到保护电机转动轴的作用。
关键词：电机；轴承；温升
0.引言
地铁列车的动力来源于分布在动车上的牵引电机，昆明地铁牵引电机采用中车时代制造的YQ-190-6自通风4极铜条鼠笼式三相感应异步电动机，牵引电机由定子、转子、轴承装配、总装零件、过滤器、测速与测温装置等几大部件组成，本文就昆明地铁牵引电机发生的轴承异响故障进行分析。
1.问题描述
2012年6月28日昆明长水国际机场将正式投入运营，为完善机场快速公交系统，昆明地铁6号线将与新机场同步开通运营。时间紧，任务重，昆明地铁6号线在线路列车未到位的情况下，借调昆明地铁1、2号线首期工程3列车投入使用，列车在调试及试运行期间，车辆调试人员发现电客列车牵引电机存在异响，经中车时代电机公司专业人员现场确认，牵引电机确实存在异响情况，并对到段3列车牵引电机进行普查，普查结果如下：
2.故障排查
2.1入厂检验
外观和机械检查：
电机入厂后对外观进行目测检查无异常，测量电机相关尺寸，与设计图纸尺寸对比均在尺寸范围内；手动转动电机转子，电机转子转动灵活但是轴承声音异常。
电机试验：
电机通电转动试验时，传动端轴承声音明显异常，轴承对地绝缘电阻值偏低；绕组对地绝缘电阻、三相直流电阻值测试等其他试验检测项点未发现异常情况。
对T0101车2011-008异响牵引电机振动试验检测结果如下表：
对比该电机出厂试验时的振动试验结果：
振动试验的结果显示，故障电机返厂后振动值最大值达到了4.6mm/s，振动较出厂时偏大。
2.2电机解体
电机解体后，对牵引电机由定子、转子、轴承装配、总装零件、过滤器、测速与测温装置等几大部件组成进行外观检查，部件未见异常。
2.3轴承解体
将轴承从电机轴端拆卸后，进行外观清洁，观察轴承外圈陶瓷绝缘层完好、滚动体端面无异常磨耗、轴承内圈内径面接触配合状态正常，轴承外观整体无异常，但将轴承解体后，内圈存在呈滚子间距的规则的轴向线性压痕，压痕分布在小于半个圆周范围内，轴承内圈滚道面存在4条明显的呈滚子间距的规则的轴向线性压痕，其中2条压痕指感明显，压痕中部稍宽且中间的几条压痕较深，且在压痕180°对称位置，还有相同形态的较轻压痕。
2.4轴承绝缘测试
轴承拆解清洗干净后，对轴承进行对地绝缘电阻值测试，测试结果电阻值为0.3MΩ，技术要求为牵引电机轴承的对地绝缘电阻≥10MΩ。故障轴承电阻值比较技术要求明显偏低。
3.原因分析
3.1轴承异响原因分析
轴承内圈受损产生压痕致使轴承滚子的滚道不平滑，当电机运转，轴承滚子在不平滑的内圈滚道上运行时，每次经过不平滑的压痕处就会产生异常声音。轴承内圈产生压痕的原因为公路装载运输过程中未采取适当措施对牵引电机转子进行固定，则牵引电机的转子可在联轴节偏摆范围内转动，同时由于轴承本身存在一定的游隙（90μm～125μm），当转子未完全固定时，可在游隙范围内窜动和跳动。
汽车在运输过程中难免会产生颠簸。虽然车辆车体经过固定和防护但是牵引电机若未得到防护、转子未固定，汽车颠簸时会产生一个向上的传向转子的冲击力，之后在轴承游隙范围内振动，转子的重量通过轴承滚子传递而冲击轴承内圈及外圈，经过多次反复的冲击在轴承内圈及外圈处产生压痕。因为轴承是连接定子和转子之间的运动部件，轴承本身存在游隙，电机转子的重量主要由轴承下部承载，所以内圈及外圈压痕在下部会比较明显。但是若颠簸幅度比较大，轴承内圈及外圈上部也可能会产生压痕。同时由于转子可以在一定范围内转动，轴承内圈及外圈可能会在一定范围内产生多道呈滚子间距的压痕。
3.2轴承电阻值偏低原因分析
昆明地铁车辆采用汽车运输，在运输过程中牵引电机轴承受到冲击损伤，在轴承内圈上产生压痕，因为轴承受到单边重载冲击，对轴承外圈绝缘层质量产生破坏，导致轴承绝缘整体性下降，最终引起牵引电机在试验过程中轴承对地绝缘偏低，牵引电机的定子线圈嵌在定子槽内，通过绝缘层与定子铁心接触，因此定子线圈与定子铁心之间存在杂散电容，当定子线圈通过高频电流时，杂散电容就会产生电流，当轴承绝缘性能下降，杂散电流就容易对轴承造成电腐蚀。
4.整改措施
4.1牵引电机单体运输过程中对轴承的防护
为防止牵引电机在运输过程中受损，在装箱前对牵引电机轴承采用防护工装，对牵引电机转子进行固定防护，固定防护后可减小轴承在游隙范围内窜动和跳动，并减小牵引电机转子对轴承的冲击。
4.2地铁列车运输过程中对轴承的防护
牵引电机组装列车后，联轴节已压装到电机输出轴上，整装后的地铁列车需通过公里或铁路运输运送到昆明地铁车辆段，运输前，需将联轴节法兰螺栓拆卸，并对联轴节及电机输出轴进行整体固定防护。经过防护后，后续到段列车牵引电机未发生异响故障。
4.3故障轴承的整改措施
对到段列车发现轴承异响故障的，牵引电机供应商发运新电机到现场作为周转件，对故障电机进行更换，并对故障牵引电机发回厂家进行返厂维修更换轴承，返厂维修的牵引电机经过严格的出厂检验，检验合格后返回昆明地铁车辆段进行故障电机更换，所有故障电机更换完成后，均未再次发生异响故障。经过运营测试，列车运行状态良好，本次故障原因查找及后续处理措施有效，为避免后续列车牵引电机异响提供了宝贵经验。
参考文献
[1]沈本荫.牵引电机.中国铁道出版社，2010.
[2]夏新涛,刘红彬.滚动轴承振动与噪声研究.国防工业出版社，2015.
[3]邱明,陈龙,李迎春.轴承摩擦学原理及运用.国防工业出版社，2012.