地鐵車輛牽引電機聯(lián)軸節(jié)支撐工裝設(shè)計

梁春風

(廣州地鐵集團有限公司 廣東 廣州 510220)

0 概述

牽引傳動系統(tǒng)是動力轉(zhuǎn)向架的重要組成部分，其性能直接關(guān)系到車輛運行安全性、穩(wěn)定性和平穩(wěn)性等，彈性聯(lián)軸節(jié)是傳動系統(tǒng)的重要組成之一，當車輛在牽引和制動階段電機輸出扭矩時，可吸收由于主動軸與從動軸軸線不對中效應(yīng)產(chǎn)生的振動[1]。目前國內(nèi)地鐵線網(wǎng)陸續(xù)出現(xiàn)了牽引電機軸承磨損引發(fā)電機卡死的故障，嚴重影響到車輛的正常運營，經(jīng)統(tǒng)計2015年至2017年廣州地鐵“廣-佛線”情況，其中，牽引電機軸承燒損故障發(fā)生了5起，導(dǎo)致驅(qū)動系統(tǒng)不能正常轉(zhuǎn)動，輪軸卡死，致使故障電機的軸承產(chǎn)生劃痕、輪對踏面擦傷(見圖1)。

圖1 軸承內(nèi)圈滾道凹痕及輪對擦傷

為使這類故障對正線供車運營的影響降至最低，確保車輛設(shè)備的安全運行，除了加強對此類故障的預(yù)防檢修，同時必須具備對正線電機軸承卡死故障的處理能力，以確保正線運營秩序。因此有必要設(shè)計出一種工裝，在牽引電機發(fā)生卡死故障后，用于固定聯(lián)軸節(jié)，避免故障車退出運營時處于分解狀態(tài)的聯(lián)軸節(jié)與設(shè)備碰撞，造成設(shè)備二次損壞，影響救援出清線路。

1 牽引電機聯(lián)軸節(jié)傳統(tǒng)防護方法的缺陷

傳統(tǒng)的防護方案是解開牽引電機與變速箱之間的彈性聯(lián)軸節(jié)，在電機側(cè)半聯(lián)軸節(jié)安裝壓板，通過2個拉桿與牽引電機端蓋固定，再用拴緊器對電機端及變速箱端聯(lián)軸節(jié)綁扎，控制牽引電機轉(zhuǎn)子的振動[2](見圖2)。

圖2 傳統(tǒng)的防護方案

此方法雖能對電機軸承起到保護作用，但也存在一些問題：

(1)車下空間限制，操作不方便。車輛運行前拆開聯(lián)軸節(jié)，安裝防潮護套、壓板，車輛到達目的地再恢復(fù)傳動連接。

(2)對牽引電機轉(zhuǎn)子軸向擺動不易控制。在消除約27 mm的聯(lián)軸節(jié)竄動量后再消除深溝球軸承的軸向游隙，需反復(fù)調(diào)整、緊固，無法對電機轉(zhuǎn)子定量控制。

(3)防護成本高。聯(lián)軸節(jié)連接螺栓拆卸后按要求需要全部更換新品，每列地鐵列車增加防護成本約1.8萬元。

2 牽引電機聯(lián)軸節(jié)支撐工裝設(shè)計方案

2.1 工裝設(shè)計的意義

對于牽引電機軸承卡死的故障，有效的處理方式是對故障卡死的聯(lián)軸節(jié)進行拆卸，利用工裝固定兩半聯(lián)軸節(jié)，由于傳統(tǒng)的聯(lián)軸節(jié)防護方案有諸多缺點，不利于地鐵車輛在有效的時間內(nèi)憑借列車的自身動力清出線路，退出服務(wù)，恢復(fù)正線的運營秩序。

2.2 工裝設(shè)計方案

工裝由齒輪箱轉(zhuǎn)軸固定環(huán)、固定環(huán)緊固機構(gòu)、聯(lián)軸節(jié)支撐支架、聯(lián)軸節(jié)固定安裝孔組成，如圖3所示。其中：齒輪箱轉(zhuǎn)軸固定環(huán)用于實現(xiàn)與齒輪箱齒輪運動的跟隨性；固定環(huán)緊固機構(gòu)、聯(lián)軸節(jié)支撐支架、聯(lián)軸節(jié)固定安裝孔用于聯(lián)軸節(jié)支撐的固定安裝。

圖3 支撐工裝設(shè)計圖

2.3 工裝實物及驗證

牽引電機端聯(lián)軸節(jié)：通過切除牽引電機控制電源，停止牽引電機的運轉(zhuǎn)，再采用綁扎帶對牽引電機側(cè)聯(lián)軸節(jié)進行固定綁扎；具體固定方式要求為：用綁扎帶通過聯(lián)軸節(jié)的安裝螺栓孔、電機濾塵網(wǎng)孔之間進行綁扎，聯(lián)軸節(jié)綁扎點位：10點鐘/2點鐘方向(聯(lián)軸節(jié)上方)；8點鐘/4點鐘方向(聯(lián)軸節(jié)上方)，如圖4所示。

圖4 牽引電機聯(lián)軸節(jié)支撐工裝實物圖及固定效果圖

齒輪箱端聯(lián)軸節(jié)：由于該端聯(lián)軸節(jié)在與電機端分離后將跟隨輪對運轉(zhuǎn)，采用綁扎帶的方式將不能實現(xiàn)聯(lián)軸節(jié)的可靠固定，必須采用支架的方式進行固定，以便適應(yīng)列車快速運行(45 km/h)退出線路的要求。因此設(shè)計工裝時必須使該端的聯(lián)軸節(jié)具備2個性能：(1)實現(xiàn)與齒輪箱齒輪運動的跟隨性；(2)聯(lián)軸節(jié)的穩(wěn)定性(拆卸的聯(lián)軸節(jié)運轉(zhuǎn)具有不規(guī)則的軌跡，易造成碰撞)。

3 工裝的經(jīng)濟效益及其推廣

牽引電機聯(lián)軸節(jié)支撐工裝是針對牽引電機軸承卡死故障而設(shè)計的專業(yè)器械，具有針對性強、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、處理高效、鑄造成本低廉的特點。

3.1 工裝的經(jīng)濟效益

該工裝能實現(xiàn)齒輪箱側(cè)聯(lián)軸節(jié)的可靠固定，為清除故障列車故障源，快速恢復(fù)線路運營創(chuàng)造良好條件。操作簡易，提高了牽引電機聯(lián)軸節(jié)分解后固定的可靠性，降低了牽引電機聯(lián)軸節(jié)采用其他綁扎方式的工作量，達到了快速處理的目的。

該工裝作為應(yīng)急設(shè)備，完善充實了廣州地鐵列車搶險設(shè)備，工裝使“廣-佛線”具備快速處理該類故障的能力，提高了車輛正常運營安全性，產(chǎn)生經(jīng)濟效益300萬元，可推廣應(yīng)用到廣州地鐵線網(wǎng)具有相同車輛結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸節(jié)卡死故障的處理。

3.2 工裝的推廣效果

目前已經(jīng)完成了牽引電機聯(lián)軸節(jié)支撐工裝的設(shè)計。經(jīng)現(xiàn)場試驗安裝，研發(fā)的工裝達到了預(yù)期效果，經(jīng)過近一年的應(yīng)急培訓(xùn)，目前廣州地鐵集團有限公司已具備牽引電機聯(lián)軸節(jié)卡死故障的處理能力。

4 結(jié)束語

綜上所述，該工裝能實現(xiàn)齒輪箱側(cè)聯(lián)軸節(jié)的可靠固定，為清除故障列車故障源，快速恢復(fù)線路運營，創(chuàng)造了良好條件。從效率方面來說，操作簡易，提高了牽引電機聯(lián)軸節(jié)分解后固定的可靠性，降低了牽引電機聯(lián)軸節(jié)采用其他綁扎方式的工作量，達到快速處理的目的。同時，提高了地鐵列車正常運營的安全性，對具有相同車輛結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸節(jié)卡死故障處理提供了解決思路，可推廣應(yīng)用到全國地鐵線網(wǎng)使用。