牵引电机轴承检测与故障判断浅析

庞团利 张薇

【摘 要】本文分析了各型内燃、电力机车牵引电机轴承动态检测数据，根据检测波形，判断轴承运行状态，改进轴承检修质量。【关键词】牵引电机；轴承；振动；分析；故障判断。

【中图分类号】TM343 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0200-02

随着铁路运输长交路、重载的要求，牵引电机面临严峻的考验，电机轴承的质量对机车的安全运行也更为重要。牵引电机轴承从静态、动态检测，组装后检测尤为重要，对其检测结果的分析可以有效防止轴承故障的扩展，对行车安全是十分必要的。

1、轴承故障的表现形式

滚动轴承是电机运行的重要部件，引起轴承损坏的原因主要表现有滚动体或滚道表面由于疲劳产生的剥离；润滑不良产生的机械磨损或表面的胶合；温升较高而引起的变色、软化；冲击载荷过大造成表面出现压痕。以上现象会造成轴承失效，导致电机运行故障。

2、轴承故障检测方法

振动检测法是一种常用轴承检测方法。由于振动检测相比较噪声检测、温度检测、间隙测量、油膜电阻检测等方法更为直接、简便。并且，振动检测可以在运用中进行，有效地判断剥离、裂纹、磨损、电蚀、擦伤、压痕、烧伤等轴承故障。是目前运用广泛的轴承故障检测方法。该方法通过传感器采集信号，通过傅里叶变换生成频域信号。通过对该信号进行分析、筛选。根据各个部件的运行频率，判断轴承故障位置。

3、检测与波形分析

通过对检测频段的区分，将设备的检测频率设定在8KHz的中频段，有效涵盖轴承各个元件的固有频率。通过高通滤波，将频率在1KHz以下的低频成分滤去。以减少因电机机械及电源干扰对测量结果的影响。参考检测仪计算出的峭度系数Kv及加速度均方根值（R.M.S 值）来判断轴承是否存在故障。

3.1、主要参数设置

解调率： 1

带通宽度： 10%

高通下限： 2000HZ

aera of PSD频率限： 2000～8000Hz

共振频率： 与传感器共振峰频率接近

信号类型： 交流/预包络

截止频率： 8000HZ/400Hz/200Hz（简易/精密/低频）

灵 敏 度： 为传感器灵敏度（PC/g）

窗口类型： 海宁窗

时域平均： 1次

频域平均： 8次/1次（简易/精密、低频）

3.2、简易检测

利用振动波形检测设备，检测各部件运行时的振动波形，通过波形分析判别轴承运行情况。根据初始数据积累，跟踪轴承运行情况。将各型牵引电机的转速设定为1500±20r/min，每五分钟进行一次测量校正；测点选择轴承承载区径向测量，测点需进行除漆、打磨，并避开螺栓紧固位置；应对测量数据进行有效性分析，排除交流电、机械共振等干扰。共记录五组测量数据，分析五组数据，若每组Kv、grms 值都符合如下标准传动端Kv≤5、Grms≤8；非传动端Kv≤4.5、Grms≤6，则判定轴承良好，诊断完毕。若传动端Grms≥8时需进行精密分析或低频分析，Grms≥10时解体检查；非传动端均方根值Grms≥6时进行精密分析，Grms≥10时解体检查。通过简易诊断我们对轴承进行判断，剔除出的轴承需进行进一步分析。

3.3、精密及低频分析

该方法利用故障信号具有冲击振动的特点，采用共振解调法将故障冲击产生的高频共振响应波放大，通过包络检测得到其低频波形，再采用频谱分析找出故障频率，确定故障位置。滚动轴承的主要频率计算参照表3-1。

通过理论计算，可以得到电机的故障频率。但因转速测量方法不同，需对转频进行校正，以保证特征频率的准确性。同时对电机再进行低频分析，通过对振动信号进行低通滤波，查找电机是否存在摩擦、转子动平衡、组装间隙过大造成的低频振动。

3.4、分析实例 1、对一台落修电机进行检测，简易诊断结果均方根值超出试验标准。调整试验参数后，进行了精密分析，如图3.1。功率谱中非常清楚的显示了特征频率。此时，电机转速1484r/min；通过计算峰值频率136Hz、273Hz为外圈的特征频率和2倍频，判断外圈存在剥离，解体后得到验证。图2

分析实例 2、对一台SS7中修组装电机检测，简易诊断结果显示峭度值超出试验标准。调整试验参数后，进行了低频分析，如图3.3。功率谱中非常清楚的显示了特征频率。波形采集时电机转速1249r/min，通过计算峰值频率21Hz、39.5Hz、61Hz…连续出现转频及其2倍频和3倍频，判断转子动平衡不良或有刮蹭。本着由外至内的检查原则，对电机压盖、油封进行解体检查，发现活动油封存在变形，与挡圈存在刮蹭。