地鐵車輛牽引電機(jī)壓裝與退卸探討

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摘要:對(duì)地鐵車輛架修中發(fā)現(xiàn)的牽引電機(jī)軸及聯(lián)軸節(jié)異常問(wèn)題進(jìn)行分析、探討，總結(jié)牽引電機(jī)聯(lián)軸節(jié)壓裝與退卸中容易忽視的要點(diǎn)，旨在加強(qiáng)技術(shù)人員與作業(yè)人員對(duì)牽引電機(jī)聯(lián)軸節(jié)壓裝與退卸工藝的重視，以延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命，降低電機(jī)及配套部件在全壽命周期里的維護(hù)費(fèi)用。

關(guān)鍵詞:牽引電機(jī);聯(lián)軸節(jié);擴(kuò)張;壓痕

牽引電機(jī)作為車輛動(dòng)力傳遞的重要組成部分，其運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系著車輛的運(yùn)行效率，而軸是牽引電機(jī)中最為重要的部件之一，高質(zhì)量的軸對(duì)機(jī)車的安全行駛具有保障作用。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)牽引機(jī)軸承磨損、電機(jī)卡死等情況，但很少出現(xiàn)軸與聯(lián)軸節(jié)配合有關(guān)的事故。地鐵車輛在運(yùn)行約5年或60萬(wàn)公里將進(jìn)入架修，期間對(duì)牽引電機(jī)也要進(jìn)行維修，維修電機(jī)需要軸端的聯(lián)軸節(jié)，更換驅(qū)動(dòng)端與非驅(qū)動(dòng)端軸承、定轉(zhuǎn)子浸漆、關(guān)鍵部位探傷、性能試驗(yàn)等，在維修中時(shí)不時(shí)暴漏出原廠的設(shè)計(jì)、工藝缺陷，這些缺陷竟伴隨著車輛運(yùn)行已久，由衷感嘆車輛架大修的必要性、重要性。

1案例介紹

某項(xiàng)目地鐵車輛在架修時(shí)，發(fā)現(xiàn)批量牽引電機(jī)軸及配套聯(lián)軸節(jié)有劃痕，方向沿軸向，如下圖所示:聯(lián)軸節(jié)軸為徹底判定軸能否繼續(xù)使用，將軸錐度部分的一截切下，采用粗糙度輪廓儀對(duì)軸錐度面進(jìn)行輪廓檢測(cè)和分析，沿著錐度面周向取最嚴(yán)重點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，如下圖所示，最高凸起不超過(guò)7μm，低峰凹陷不超過(guò)5μm，寬度約1～1．5mm。根據(jù)電機(jī)廠家經(jīng)驗(yàn)及承諾，10μm以下的劃痕深度，不影響軸的正常使用。為確認(rèn)劃痕不影響軸與聯(lián)軸節(jié)的過(guò)盈接觸面，用匹配的環(huán)規(guī)對(duì)軸做了著色率檢查，著色率滿足要求，正線運(yùn)行未報(bào)過(guò)電機(jī)有關(guān)任何故障，證明了案例中的劃痕深度不影響軸的正常使用。

2分析

該車輛牽引電機(jī)及齒輪箱采用KWD品牌的鼓形齒輪聯(lián)軸節(jié)，型號(hào)為ZK170-5-B，KWD技術(shù)參數(shù)規(guī)定該聯(lián)軸節(jié)的壓入行程為:8．05～10．5mm，最大擴(kuò)張壓力為240MPa，以下從3個(gè)方面分析壓痕產(chǎn)生的原因:2．1壓裝分析。壓裝聯(lián)軸節(jié)時(shí)，要保證三個(gè)清潔:(a)清潔傳動(dòng)軸注油孔及工裝、表面，清潔聯(lián)軸節(jié)內(nèi)表面，務(wù)必保證表面沒(méi)有毛刺、銹跡、金屬殘留顆粒;(b)清潔壓裝設(shè)備，即擴(kuò)張泵的油嘴及油管;(c)保證使用的擴(kuò)張油液無(wú)雜質(zhì)。在保證三個(gè)清潔沒(méi)有問(wèn)題后，對(duì)電機(jī)或聯(lián)軸節(jié)用環(huán)塞規(guī)涂色法檢測(cè)聯(lián)軸節(jié)內(nèi)孔及傳動(dòng)軸的接觸飽和程度，要求顏色覆蓋面積不小于90%，著色率沒(méi)問(wèn)題后，開始?jí)貉b工作，第一步增大擴(kuò)張泵壓力至50Mpa，增大推進(jìn)盤壓力至50bar;第二步繼續(xù)增大擴(kuò)張泵壓力至110Mpa，增大推進(jìn)盤壓力至100bar;第三步增大擴(kuò)張泵壓力至150Mpa，增大推進(jìn)盤壓力至150bar;第四步增大擴(kuò)張泵壓力至180Mpa，增大推進(jìn)盤壓力至200bar;第五步增大擴(kuò)張泵壓力至200Mpa，增大推進(jìn)盤壓力至500bar;第六步推進(jìn)盤壓力達(dá)到500bar后，推進(jìn)聯(lián)軸節(jié)直至它的軸轂邊緣和軸端平齊，擴(kuò)張泵壓力保壓10S，然后泄壓至0，但須保持推進(jìn)盤壓力至一定的時(shí)間;測(cè)量聯(lián)軸節(jié)軸轂端面距離傳動(dòng)軸端面的距離，滿足±0．1mm。否則需進(jìn)行注油退卸，然后重新選配聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行壓裝。經(jīng)過(guò)5年之久的車輛，沒(méi)有出現(xiàn)電機(jī)有關(guān)故障，沒(méi)有產(chǎn)生過(guò)滑動(dòng)現(xiàn)象，證明了當(dāng)時(shí)新車制造對(duì)聯(lián)軸節(jié)的壓入深度、軸與聯(lián)軸節(jié)的接觸面飽和度是有保證的，唯有可能出現(xiàn)問(wèn)題的一個(gè)環(huán)節(jié)就是清潔。為證明壓痕產(chǎn)生的原因，用一臺(tái)報(bào)廢的電機(jī)做驗(yàn)證，按照上述工藝方法，有意將金屬殘留顆粒物留在軸上，把聯(lián)軸節(jié)壓裝到位，拆下后發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸及聯(lián)軸節(jié)有如下圖所示的壓痕，與本文案例中的壓痕位置及其相似。2．2退卸分析。退卸聯(lián)軸節(jié)時(shí)，有個(gè)至關(guān)重要的檢查環(huán)節(jié):取一張干凈的無(wú)紡布，將油嘴對(duì)著無(wú)紡布，注油給壓，檢查甘油是否干凈無(wú)雜質(zhì)，因?yàn)槁?lián)軸節(jié)退出前需保證擴(kuò)張油泵的油表是否合格、出油是否正常、螺紋是否完好無(wú)損、油質(zhì)是否干凈。對(duì)聯(lián)軸節(jié)放油后開始退卸工作，首先使用清潔劑和無(wú)紡布清理軸端及聯(lián)軸節(jié)內(nèi)部油污，然后，連接聯(lián)軸節(jié)退卸工裝，逐步增大擴(kuò)張力，達(dá)到120Mpa時(shí)保壓10S，繼續(xù)增大擴(kuò)張壓力達(dá)到150Mpa時(shí)保壓20S，繼續(xù)增大擴(kuò)張壓力達(dá)到180Mpa時(shí)保壓30S，緩慢增大壓力最大壓力不超過(guò)200Mpa，期間不得操作推進(jìn)盤，保持壓力幾分鐘不變(最多10分鐘)，直到聯(lián)軸節(jié)成功退卸為止。從傳動(dòng)軸上拆除注油管，將退卸的聯(lián)軸節(jié)及工裝置于指定位置并進(jìn)行防護(hù)。軸及聯(lián)軸節(jié)的劃痕，除壓裝造成外，也有可能在退卸過(guò)程中造成，這需要反復(fù)推敲驗(yàn)證各種可能情況，選擇與牽引電機(jī)軸端型號(hào)完全相同的齒輪箱側(cè)聯(lián)軸節(jié)(ZK170-5-BE)進(jìn)行退卸，保持退卸工裝設(shè)備、作業(yè)人員、工藝文件、輔料、作業(yè)環(huán)境不變，分三種情況逐一驗(yàn)證，一為清潔齒輪箱軸端注油孔，保證油質(zhì)合格，退卸結(jié)果為:齒輪箱的軸及聯(lián)軸節(jié)完好;二為不清潔齒輪箱軸端注油孔，退卸結(jié)果為:齒輪箱的軸及聯(lián)軸節(jié)完好;三為擴(kuò)張油質(zhì)中加入細(xì)小金屬顆粒物，退卸結(jié)果為:齒輪箱的軸有輕微劃痕，聯(lián)軸節(jié)沒(méi)有異常?？梢?，退卸不慎也有可能造成軸及聯(lián)軸節(jié)劃傷。2．3從運(yùn)營(yíng)方面分析。牽引電機(jī)通過(guò)齒式聯(lián)軸節(jié)將牽引動(dòng)力傳給齒輪減速箱，同時(shí)通過(guò)齒輪減速箱傳遞到車軸驅(qū)動(dòng)輪對(duì)。由于電機(jī)錐面長(zhǎng)度大于聯(lián)軸節(jié)錐面長(zhǎng)度，二者過(guò)盈配合，車輛長(zhǎng)期運(yùn)行中，雖然通過(guò)聯(lián)軸節(jié)來(lái)補(bǔ)償工作時(shí)載荷變化所引起的沖擊、振動(dòng)，溫度變化以及軸承磨損等多種因素所形成的電機(jī)軸、主動(dòng)齒輪軸兩軸的相對(duì)位移、補(bǔ)償車輛在運(yùn)行中由于線路不平順和通過(guò)曲線、彎道時(shí)垂向、縱向和軸向位移，但這些補(bǔ)償不能完全消除聯(lián)軸節(jié)持續(xù)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸施加圓周壓力，在受到車輛運(yùn)行過(guò)程中軸向彎矩及振動(dòng)等因素影響，轉(zhuǎn)軸錐面可能會(huì)被聯(lián)軸節(jié)擠壓形成了徑向方向一整圈均勻擠壓痕。據(jù)了解，多家地鐵公司在架修車輛時(shí)，也發(fā)現(xiàn)軸有徑向壓痕的情況，并不會(huì)出現(xiàn)案例所述的軸向壓痕，故排除軸向壓痕在車輛運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生。

3總結(jié)

綜上分析，壓裝或退卸中都有可能造成牽引電機(jī)軸的劃痕，這些被忽視的細(xì)節(jié)有:擴(kuò)張油液有雜質(zhì)，尤其是金屬異物;壓裝或退卸設(shè)備清潔不到位，如擴(kuò)張泵上的注油嘴或油管內(nèi)有雜質(zhì);電機(jī)轉(zhuǎn)軸表面有高點(diǎn)(可通過(guò)著色率檢測(cè)到);電機(jī)轉(zhuǎn)軸與聯(lián)軸節(jié)的配合面、電機(jī)軸注油孔清潔不到位;壓裝時(shí)，沒(méi)能協(xié)調(diào)好擴(kuò)張泵與推進(jìn)盤，對(duì)聯(lián)軸節(jié)擴(kuò)張度不夠而強(qiáng)力推進(jìn)聯(lián)軸節(jié)。目前，行業(yè)內(nèi)對(duì)壓裝或退卸中出現(xiàn)的輕微劃痕(深度小于10μm)，修復(fù)方案為:用拋光棉、金相砂紙等輕微打磨，淡化和去除錐度面存在的雜質(zhì)及凸點(diǎn)，確保圓滑過(guò)渡，無(wú)高點(diǎn)、尖點(diǎn)等現(xiàn)象;確保環(huán)規(guī)接觸率達(dá)到80%及以上;普魯士藍(lán)法進(jìn)行測(cè)量;磁粉探傷無(wú)裂紋源及裂紋。四項(xiàng)均能滿足要求者，處理后繼續(xù)使用，對(duì)于嚴(yán)重劃痕(深度大于10μm)，需更進(jìn)一步的研究驗(yàn)證。4結(jié)語(yǔ)為保證牽引電機(jī)全壽命周期內(nèi)的質(zhì)量，不能忽略表面看不大，但卻很容易犯的“小錯(cuò)誤”，正式這是“小錯(cuò)誤”制約了牽引電機(jī)整體質(zhì)量與維護(hù)保養(yǎng)。

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作者:趙彩紅 單位:無(wú)錫地鐵集團(tuán)運(yùn)營(yíng)分公司