地鐵車輛牽引電機壓裝與退卸探討
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摘要:對地鐵車輛架修中發(fā)現(xiàn)的牽引電機軸及聯(lián)軸節(jié)異常問題進行分析、探討，總結(jié)牽引電機聯(lián)軸節(jié)壓裝與退卸中容易忽視的要點，旨在加強技術(shù)人員與作業(yè)人員對牽引電機聯(lián)軸節(jié)壓裝與退卸工藝的重視，以延長電機使用壽命，降低電機及配套部件在全壽命周期里的維護費用。
關(guān)鍵詞:牽引電機;聯(lián)軸節(jié);擴張;壓痕
牽引電機作為車輛動力傳遞的重要組成部分，其運行質(zhì)量直接關(guān)系著車輛的運行效率，而軸是牽引電機中最為重要的部件之一，高質(zhì)量的軸對機車的安全行駛具有保障作用。在實際應(yīng)用中，經(jīng)常會出現(xiàn)牽引機軸承磨損、電機卡死等情況，但很少出現(xiàn)軸與聯(lián)軸節(jié)配合有關(guān)的事故。地鐵車輛在運行約5年或60萬公里將進入架修，期間對牽引電機也要進行維修，維修電機需要軸端的聯(lián)軸節(jié)，更換驅(qū)動端與非驅(qū)動端軸承、定轉(zhuǎn)子浸漆、關(guān)鍵部位探傷、性能試驗等，在維修中時不時暴漏出原廠的設(shè)計、工藝缺陷，這些缺陷竟伴隨著車輛運行已久，由衷感嘆車輛架大修的必要性、重要性。
1案例介紹
某項目地鐵車輛在架修時，發(fā)現(xiàn)批量牽引電機軸及配套聯(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軸錐度面進行輪廓檢測和分析，沿著錐度面周向取最嚴重點進行檢測，如下圖所示，最高凸起不超過7μm，低峰凹陷不超過5μm，寬度約1～1．5mm。根據(jù)電機廠家經(jīng)驗及承諾，10μm以下的劃痕深度，不影響軸的正常使用。為確認劃痕不影響軸與聯(lián)軸節(jié)的過盈接觸面，用匹配的環(huán)規(guī)對軸做了著色率檢查，著色率滿足要求，正線運行未報過電機有關(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
該車輛牽引電機及齒輪箱采用KWD品牌的鼓形齒輪聯(lián)軸節(jié)，型號為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，最大擴張壓力為240MPa，以下從3個方面分析壓痕產(chǎn)生的原因:2．1壓裝分析。壓裝聯(lián)軸節(jié)時，要保證三個清潔:(a)清潔傳動軸注油孔及工裝、表面，清潔聯(lián)軸節(jié)內(nèi)表面，務(wù)必保證表面沒有毛刺、銹跡、金屬殘留顆粒;(b)清潔壓裝設(shè)備，即擴張泵的油嘴及油管;(c)保證使用的擴張油液無雜質(zhì)。在保證三個清潔沒有問題后，對電機或聯(lián)軸節(jié)用環(huán)塞規(guī)涂色法檢測聯(lián)軸節(jié)內(nèi)孔及傳動軸的接觸飽和程度，要求顏色覆蓋面積不小于90%，著色率沒問題后，開始壓裝工作，第一步增大擴張泵壓力至50Mpa，增大推進盤壓力至50bar;第二步繼續(xù)增大擴張泵壓力至110Mpa，增大推進盤壓力至100bar;第三步增大擴張泵壓力至150Mpa，增大推進盤壓力至150bar;第四步增大擴張泵壓力至180Mpa，增大推進盤壓力至200bar;第五步增大擴張泵壓力至200Mpa，增大推進盤壓力至500bar;第六步推進盤壓力達到500bar后，推進聯(lián)軸節(jié)直至它的軸轂邊緣和軸端平齊，擴張泵壓力保壓10S，然后泄壓至0，但須保持推進盤壓力至一定的時間;測量聯(lián)軸節(jié)軸轂端面距離傳動軸端面的距離，滿足±0．1mm。否則需進行注油退卸，然后重新選配聯(lián)軸節(jié)進行壓裝。經(jīng)過5年之久的車輛，沒有出現(xiàn)電機有關(guān)故障，沒有產(chǎn)生過滑動現(xiàn)象，證明了當時新車制造對聯(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)問題的一個環(huán)節(jié)就是清潔。為證明壓痕產(chǎn)生的原因，用一臺報廢的電機做驗證，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，有個至關(guān)重要的檢查環(huán)節(jié):取一張干凈的無紡布，將油嘴對著無紡布，注油給壓，檢查甘油是否干凈無雜質(zhì)，因為聯(lián)軸節(jié)退出前需保證擴張油泵的油表是否合格、出油是否正常、螺紋是否完好無損、油質(zhì)是否干凈。對聯(lián)軸節(jié)放油后開始退卸工作，首先使用清潔劑和無紡布清理軸端及聯(lián)軸節(jié)內(nèi)部油污，然后，連接聯(lián)軸節(jié)退卸工裝，逐步增大擴張力，達到120Mpa時保壓10S，繼續(xù)增大擴張壓力達到150Mpa時保壓20S，繼續(xù)增大擴張壓力達到180Mpa時保壓30S，緩慢增大壓力最大壓力不超過200Mpa，期間不得操作推進盤，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行防護。軸及聯(lián)軸節(jié)的劃痕，除壓裝造成外，也有可能在退卸過程中造成，這需要反復(fù)推敲驗證各種可能情況，選擇與牽引電機軸端型號完全相同的齒輪箱側(cè)聯(lián)軸節(jié)(ZK170-5-BE)進行退卸，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;三為擴張油質(zhì)中加入細小金屬顆粒物，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從運營方面分析。牽引電機通過齒式聯(lián)軸節(jié)將牽引動力傳給齒輪減速箱，同時通過齒輪減速箱傳遞到車軸驅(qū)動輪對。由于電機錐面長度大于聯(lián)軸節(jié)錐面長度，二者過盈配合，車輛長期運行中，雖然通過聯(lián)軸節(jié)來補償工作時載荷變化所引起的沖擊、振動，溫度變化以及軸承磨損等多種因素所形成的電機軸、主動齒輪軸兩軸的相對位移、補償車輛在運行中由于線路不平順和通過曲線、彎道時垂向、縱向和軸向位移，但這些補償不能完全消除聯(lián)軸節(jié)持續(xù)對電機轉(zhuǎn)軸施加圓周壓力，在受到車輛運行過程中軸向彎矩及振動等因素影響，轉(zhuǎn)軸錐面可能會被聯(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，也發(fā)現(xiàn)軸有徑向壓痕的情況，并不會出現(xiàn)案例所述的軸向壓痕，故排除軸向壓痕在車輛運營過程中產(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軸的劃痕，這些被忽視的細節(jié)有:擴張油液有雜質(zhì)，尤其是金屬異物;壓裝或退卸設(shè)備清潔不到位，如擴張泵上的注油嘴或油管內(nèi)有雜質(zhì);電機轉(zhuǎn)軸表面有高點(可通過著色率檢測到);電機轉(zhuǎn)軸與聯(lián)軸節(jié)的配合面、電機軸注油孔清潔不到位;壓裝時，沒能協(xié)調(diào)好擴張泵與推進盤，對聯(lián)軸節(jié)擴張度不夠而強力推進聯(lián)軸節(jié)。目前，行業(yè)內(nèi)對壓裝或退卸中出現(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，確保圓滑過渡，無高點、尖點等現(xiàn)象;確保環(huán)規(guī)接觸率達到80%及以上;普魯士藍法進行測量;磁粉探傷無裂紋源及裂紋。四項均能滿足要求者，處理后繼續(xù)使用，對于嚴重劃痕(深度大于10μm)，需更進一步的研究驗證。4結(jié)語為保證牽引電機全壽命周期內(nèi)的質(zhì)量，不能忽略表面看不大，但卻很容易犯的“小錯誤”，正式這是“小錯誤”制約了牽引電機整體質(zhì)量與維護保養(yǎng)。
參考文獻:
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作者:趙彩紅 單位:無錫地鐵集團運營分公司
