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城軌車輛公路運(yùn)輸時(shí)的電機(jī)防護(hù)問(wèn)題

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城軌車輛公路運(yùn)輸時(shí)的電機(jī)防護(hù)問(wèn)題

摘要:近年來(lái),多個(gè)城市地鐵車輛通過(guò)整車公路運(yùn)輸后牽引電機(jī)均出現(xiàn)不同程度的異響,拆解電機(jī)后發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承滾道表面經(jīng)過(guò)整車公路運(yùn)輸后留下了深淺不一的軸向壓痕。本文通過(guò)分析牽引電機(jī)軸承在整車公路運(yùn)輸過(guò)程中的受力情況進(jìn)而分析電機(jī)異響的原因。最后根據(jù)原因分析對(duì)牽引電機(jī)在整車公路運(yùn)輸過(guò)程中的防護(hù)提出建議。

關(guān)鍵詞:公路運(yùn)輸;電機(jī)異響;受力分析;電機(jī)防護(hù)

正文:

近年來(lái),多個(gè)城市地鐵車輛通過(guò)整車公路運(yùn)輸后牽引電機(jī)均出現(xiàn)不同程度的異響,拆解電機(jī)后發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承滾道表面經(jīng)過(guò)整車公路運(yùn)輸后留下了深淺不一的軸向壓痕。本文通過(guò)分析牽引電機(jī)軸承在整車公路運(yùn)輸過(guò)程中的受力情況進(jìn)而分析電機(jī)異響的原因。最后根據(jù)原因分析對(duì)牽引電機(jī)在整車公路運(yùn)輸過(guò)程中的防護(hù)提出建議。

1.城軌車輛運(yùn)輸現(xiàn)狀

隨著我國(guó)建設(shè)軌道交通的城市越來(lái)越多,城軌車輛的運(yùn)輸成為愈發(fā)引人關(guān)注的問(wèn)題。目前,城軌車輛的運(yùn)輸方式主要分為鐵路運(yùn)輸和公路運(yùn)輸,而由于多數(shù)城市在設(shè)計(jì)階段皆未考慮建設(shè)地鐵與國(guó)鐵之間的聯(lián)絡(luò)線,故公路運(yùn)輸成為多數(shù)城市運(yùn)輸城軌車輛的選擇。然而城軌車輛在公路運(yùn)輸過(guò)程中,由于運(yùn)輸距離較長(zhǎng)且路況復(fù)雜,車輛部件易受到損傷,其中以牽引電機(jī)軸承最易受到損傷。對(duì)經(jīng)過(guò)整車公路運(yùn)輸后的牽引電機(jī)進(jìn)行拆解后發(fā)現(xiàn),電機(jī)內(nèi)部未見(jiàn)明顯異常,但驅(qū)動(dòng)端軸承外圈和內(nèi)圈滾道表面中間出現(xiàn)多條軸向規(guī)則線性壓痕,而非驅(qū)動(dòng)端的軸承內(nèi)外圈滾道表面未出現(xiàn)目視可見(jiàn)的壓痕。

2.牽引電機(jī)軸承受力分析

在整車公路運(yùn)輸過(guò)程中,牽引電機(jī)+聯(lián)軸節(jié)+齒輪箱+輪對(duì)裝配系中電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承的受力分析如下:(1)目前多數(shù)城軌車輛項(xiàng)目,牽引電機(jī)與轉(zhuǎn)向架之間通過(guò)螺栓剛性連接,牽引電機(jī)與聯(lián)軸節(jié)通過(guò)一定的錐面剛性連接,聯(lián)軸節(jié)與齒輪箱+輪對(duì)也是通過(guò)錐面剛性連接;(2)聯(lián)軸節(jié)之間通過(guò)鼓形滑動(dòng)齒輪連接,在設(shè)計(jì)時(shí)雖然允許在一定范圍內(nèi)沿軸向位移和沿軸向擺動(dòng)一定的角度,但如果超過(guò)極限值,該裝配系即為剛性連接;(3)牽引電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間通過(guò)一對(duì)絕緣軸承進(jìn)行連接,由于牽引電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間存在一定間隙,同時(shí)軸承設(shè)計(jì)時(shí)也有一定的游隙,故當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子在運(yùn)輸過(guò)程中受到垂向沖擊時(shí),該垂向力將傳遞至軸承的滾子及滾道上上,牽引電機(jī)軸承受力分析如圖2:下圖所示軸承的滾子數(shù)量為12個(gè),角度θ=360°/12=30°,由圖可知軸承靜止時(shí)主要受力的滾子的數(shù)量為7個(gè);整個(gè)軸承所受的合力F合=F0+2*F1*cosθ+2*F2*cos2θ+2*F3*cos3θ+…;滾子受力大小的分布為:F0>F1>F2>F3>F4>F5>F6;軸承滾子的受力分布與上文圖1軸承內(nèi)外圈的壓痕大小分布一致。綜合以上分析,軸承內(nèi)外圈滾道產(chǎn)生的軸向規(guī)則狀壓痕的原因?yàn)檩S承在非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下受到外力沖擊所致。

3.牽引電機(jī)異響原因分析

(1)通常情況下,在設(shè)計(jì)電機(jī)軸承時(shí),軸承滾子的硬度要高于軸承滾道的硬度。牽引電機(jī)軸承在整車公路運(yùn)輸過(guò)程中受到上述的損傷時(shí),在軸承內(nèi)外滾道上因沖擊產(chǎn)生軸向7條壓痕的過(guò)程中,材料會(huì)產(chǎn)生塑性變形,受到滾子直接沖擊的部位(即軸向凹坑)會(huì)出現(xiàn)凹陷而形成條狀凹坑,而在凹坑的周圍會(huì)同時(shí)產(chǎn)生凸起,從而是軸承的滾道表面出現(xiàn)規(guī)則性不平滑;(2)造成電機(jī)異響的最直接原因?yàn)檩S承內(nèi)外圈滾道受到?jīng)_擊產(chǎn)生的壓痕使軸承滾子在滾道內(nèi)不平滑運(yùn)行。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),軸承滾子每次經(jīng)過(guò)不平滑的壓痕時(shí)出現(xiàn)振動(dòng),振動(dòng)產(chǎn)生異常聲響;(3)另外,軸承的潤(rùn)滑主要依靠滾子與滾道之間的油膜層,在電機(jī)告訴運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),軸承滾子與滾道之間有一層高壓油膜,由于上述壓痕的存在及后續(xù)圓周向的磨損,會(huì)破壞滾子與滾道之間的油膜層,加速軸承的潤(rùn)滑失效。綜合上述分析,牽引電機(jī)經(jīng)過(guò)整車公路運(yùn)輸后出現(xiàn)異響的原因?yàn)殡姍C(jī)軸承在整車公路運(yùn)輸過(guò)程中受到?jīng)_擊致使軸承滾道內(nèi)外圈表面形成壓痕,當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),軸承滾子滾過(guò)壓痕時(shí)產(chǎn)生振動(dòng),進(jìn)而發(fā)出異響。

4.牽引電機(jī)整車運(yùn)輸過(guò)程的防護(hù)建議

根據(jù)整車公路運(yùn)輸過(guò)程中牽引電機(jī)的受力分布,對(duì)電機(jī)在整車公路運(yùn)輸過(guò)程的防護(hù)提出以下建議方案:(1)非驅(qū)動(dòng)端采用工藝螺栓頂住轉(zhuǎn)子,限制轉(zhuǎn)子的軸向移動(dòng);(2)驅(qū)動(dòng)端采用收緊帶固定電機(jī)軸與電機(jī)座,減少軸承受到的垂向沖擊。

5.結(jié)論

通過(guò)以上分析,城軌車輛整車公路運(yùn)輸過(guò)程中,由于運(yùn)輸距離較長(zhǎng)且路況較為復(fù)雜,牽引電機(jī)轉(zhuǎn)子將受到不規(guī)則的垂向沖擊,損傷電機(jī)軸承滾道內(nèi)外表面,致使電機(jī)產(chǎn)生異響。因此城軌車輛在整車公路運(yùn)輸過(guò)程中須對(duì)牽引電機(jī)進(jìn)行一定的防護(hù)以保護(hù)電機(jī)軸承不受損傷。

作者:劉書(shū)瓊 單位:廈門軌道交通集團(tuán)有限公司