牽引電機軸承檢測與故障判斷淺析

龐團利 張薇

【摘 要】本文分析了各型內(nèi)燃、電力機車牽引電機軸承動態(tài)檢測數(shù)據(jù)，根據(jù)檢測波形，判斷軸承運行狀態(tài)，改進軸承檢修質(zhì)量?！娟P(guān)鍵詞】牽引電機；軸承；振動；分析；故障判斷。

【中圖分類號】TM343 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0200-02

隨著鐵路運輸長交路、重載的要求，牽引電機面臨嚴峻的考驗，電機軸承的質(zhì)量對機車的安全運行也更為重要。牽引電機軸承從靜態(tài)、動態(tài)檢測，組裝后檢測尤為重要，對其檢測結(jié)果的分析可以有效防止軸承故障的擴展，對行車安全是十分必要的。

1、軸承故障的表現(xiàn)形式

滾動軸承是電機運行的重要部件，引起軸承損壞的原因主要表現(xiàn)有滾動體或滾道表面由于疲勞產(chǎn)生的剝離；潤滑不良產(chǎn)生的機械磨損或表面的膠合；溫升較高而引起的變色、軟化；沖擊載荷過大造成表面出現(xiàn)壓痕。以上現(xiàn)象會造成軸承失效，導致電機運行故障。

2、軸承故障檢測方法

振動檢測法是一種常用軸承檢測方法。由于振動檢測相比較噪聲檢測、溫度檢測、間隙測量、油膜電阻檢測等方法更為直接、簡便。并且，振動檢測可以在運用中進行，有效地判斷剝離、裂紋、磨損、電蝕、擦傷、壓痕、燒傷等軸承故障。是目前運用廣泛的軸承故障檢測方法。該方法通過傳感器采集信號，通過傅里葉變換生成頻域信號。通過對該信號進行分析、篩選。根據(jù)各個部件的運行頻率，判斷軸承故障位置。

3、檢測與波形分析

通過對檢測頻段的區(qū)分，將設(shè)備的檢測頻率設(shè)定在8KHz的中頻段，有效涵蓋軸承各個元件的固有頻率。通過高通濾波，將頻率在1KHz以下的低頻成分濾去。以減少因電機機械及電源干擾對測量結(jié)果的影響。參考檢測儀計算出的峭度系數(shù)Kv及加速度均方根值（R.M.S 值）來判斷軸承是否存在故障。

3.1、主要參數(shù)設(shè)置

解調(diào)率： 1

帶通寬度： 10%

高通下限： 2000HZ

aera of PSD頻率限： 2000～8000Hz

共振頻率： 與傳感器共振峰頻率接近

信號類型： 交流/預包絡(luò)

截止頻率： 8000HZ/400Hz/200Hz（簡易/精密/低頻）

靈 敏 度： 為傳感器靈敏度（PC/g）

窗口類型： 海寧窗

時域平均： 1次

頻域平均： 8次/1次（簡易/精密、低頻）

3.2、簡易檢測

利用振動波形檢測設(shè)備，檢測各部件運行時的振動波形，通過波形分析判別軸承運行情況。根據(jù)初始數(shù)據(jù)積累，跟蹤軸承運行情況。將各型牽引電機的轉(zhuǎn)速設(shè)定為1500±20r/min，每五分鐘進行一次測量校正；測點選擇軸承承載區(qū)徑向測量，測點需進行除漆、打磨，并避開螺栓緊固位置；應(yīng)對測量數(shù)據(jù)進行有效性分析，排除交流電、機械共振等干擾。共記錄五組測量數(shù)據(jù)，分析五組數(shù)據(jù)，若每組Kv、grms 值都符合如下標準傳動端Kv≤5、Grms≤8；非傳動端Kv≤4.5、Grms≤6，則判定軸承良好，診斷完畢。若傳動端Grms≥8時需進行精密分析或低頻分析，Grms≥10時解體檢查；非傳動端均方根值Grms≥6時進行精密分析，Grms≥10時解體檢查。通過簡易診斷我們對軸承進行判斷，剔除出的軸承需進行進一步分析。

3.3、精密及低頻分析

該方法利用故障信號具有沖擊振動的特點，采用共振解調(diào)法將故障沖擊產(chǎn)生的高頻共振響應(yīng)波放大，通過包絡(luò)檢測得到其低頻波形，再采用頻譜分析找出故障頻率，確定故障位置。滾動軸承的主要頻率計算參照表3-1。

通過理論計算，可以得到電機的故障頻率。但因轉(zhuǎn)速測量方法不同，需對轉(zhuǎn)頻進行校正，以保證特征頻率的準確性。同時對電機再進行低頻分析，通過對振動信號進行低通濾波，查找電機是否存在摩擦、轉(zhuǎn)子動平衡、組裝間隙過大造成的低頻振動。

3.4、分析實例 1、對一臺落修電機進行檢測，簡易診斷結(jié)果均方根值超出試驗標準。調(diào)整試驗參數(shù)后，進行了精密分析，如圖3.1。功率譜中非常清楚的顯示了特征頻率。此時，電機轉(zhuǎn)速1484r/min；通過計算峰值頻率136Hz、273Hz為外圈的特征頻率和2倍頻，判斷外圈存在剝離，解體后得到驗證。圖2

分析實例 2、對一臺SS7中修組裝電機檢測，簡易診斷結(jié)果顯示峭度值超出試驗標準。調(diào)整試驗參數(shù)后，進行了低頻分析，如圖3.3。功率譜中非常清楚的顯示了特征頻率。波形采集時電機轉(zhuǎn)速1249r/min，通過計算峰值頻率21Hz、39.5Hz、61Hz…連續(xù)出現(xiàn)轉(zhuǎn)頻及其2倍頻和3倍頻，判斷轉(zhuǎn)子動平衡不良或有刮蹭。本著由外至內(nèi)的檢查原則，對電機壓蓋、油封進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)活動油封存在變形，與擋圈存在刮蹭。