HXN5机车牵引电机非传动端轴承润滑失效分析及纠正预防措施.doc

1、HXN5 机车牵引电机非传动端轴承润滑失效分析及纠正预防措施摘 要HXN5 机车 5GEB32B1 型牵引电机在 2012 年发生了数起非传动端轴承故障，严重影响 HXN5 机车的运用和产品形象，并带来了巨大的经济损失。通过深入研究分析，最终将轴承故障归结为轴承润滑失效，并给出了纠正预防措施，取得了良好的效果。 关键词HXN5 机车；牵引电机；轴承故障；润滑失效 中图分类号：TG787 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0058-01 概述： HXN5 型柴油机车，是中国铁路的干线客、货运柴油机车车种之一。该机车使用交流传动，由美国通用电气（GE）研制，牵引电机通过

2、技术转移的方式由南车成都机车车辆引进，型号为 5GEB32B1。目前该型机车主要配属于哈局哈段、京局怀段，乌局库段，沈局吉段，西局新段等机务段。 5GEB32B1 交流电机非传动端轴承为 6418 型深沟球轴承，使用型号为UNIREX N3 的润滑脂，设计为免维护轴承，轴承配置中没有润滑脂加注和排脂通道。传动端轴承使用的是圆柱滚子轴承，采用飞溅方式进行油润滑。 一、轴承故障现象 2011 年至 2012 年期间，在中国东北地区（主要为哈尔滨铁路局）出现了数起 HXN5 机车牵引电机非传动端轴承故障，主要表现为：轴承固死、轴承保持架破裂、轴承滚道面剥离、轴承保持架磨损严重（润滑脂中铜含量严重超标

3、） 、润滑脂基础油流失引起速度传感器信号异常等。故障电机解体后，轴承损坏的典型现象如下图所示： 二、 轴承故障统计分析 为分析轴承故障的原因，对牵引电机失效的轴承从走行公里数、配属路局、配属机务段、故障时间等方面分别进行了统计分析，分析结果如下： 1、按走行公里数统计 发生牵引电机轴承故障的机车走行公里数主要集中在 30 万公里以上，占总故障数的 93%，而 30 万公里以下发生牵引电机轴承故障的机车台数只占据到了 7%。 2、按配属路局统计： 在 HXN5 机车配属的几个铁路局（哈局、京局，乌局，沈局，西局）中，轴承故障主要集中在哈尔滨铁路局，比例达 96%，沈阳铁路局和乌鲁木齐铁路局一共只

4、有 4 起非端轴承失效。北京铁路局和西安铁路局未发生轴承故障。 3、按机务段统计： 在 HXN5 机车配属哈尔滨铁路局的 4 个机务段（齐齐哈尔机务段、哈尔滨机务段、牡丹江机务段、佳木斯机务段）中，对牵引电机轴承故障进行统计，齐齐哈尔机务段发生故障最多，占比 37%，哈尔滨机务段次之，占比 29%，佳木斯最少，占比 11%。 4、按故障年份统计 轴承故障先随着年份增长而增多，以 2010 至 2013 年发生的故障电机数为总数，2010 年发生故障占其 2%，2011 年占其 10%，在 2012 年达到顶峰， 占比 75%，自 2012 年后，对故障原因进行调查、分析，采取相应前期改善措施后

5、，在 2013 年，轴承故障现象明显下降，占比 13%。 5、按故障月份统计 故障发生比例超过 10%的月份为 12 月、1 月、2 月、3 月，其中 12月最高，12 月份占比 26%，1 月次之，占比 18%。在机车配属的北方区域是 12 月，1 月是环境温度最低的时期。 根据以上数据统计知：轴承失效主要发生在运行 30 万公里以上的电机，且主要发生在冬季温度最低的哈尔滨铁路局的齐齐哈尔机务段，故障主要发生时间为 12 月，1 月，2 月和 3 月 4 个温度最低的月份。 三、故障原因分析 通过对轴承的制造、装配、运用维护、检修全过程的分析，造成上述轴承故障可能的主要原因如下： 轴承的配合

6、应力过大；滚道面磨蚀；运行负载过大；极大的冲击载荷和振动；轴承材料的缺陷；轴承装配问题；轴承润滑不良。 经过对轴承配合公差、轴承装配、轴承材料、运行工况等方面排查后，结合从走行公里数、配属路局、配属机务段、故障时间等方面的统计结果，将故障的最终将轴承失效主要原因归结为润滑润滑不良。非传动端轴承润滑脂采用 UNIREX N3，润滑脂的低温润滑性能（工作温度-30+150）和使用环境不匹配，在低温运行时发生严重的润滑不良的现象。 通过对齐齐哈尔机务段 HXN5 机车主要运行区域满洲里地区 2012 年温度最低月份（12 月、1 月、2 月）的温度情况的分析，结果显示当地最低环境温度达-41，超出了

7、轴承润滑脂最低工作温度限值-30，并且低于-30天数占比三分之二。同时对满洲里地区 4 年中的 1 月份的最低温度进行了对比分析，结果显示在 2010 年到 2013 年 4 年中，2012 年和2013 年 1 月份环境温度最低，最低温度达到-41，同时 2012 年和 2013 年也是 HXN5 机车牵引电机 N 端轴承故障最多的 2 年，可知温度和润滑脂的不匹配可能是非传动端轴承故障主要原因。 针对 HXN5 机车牵引电机润滑脂与运用温度不匹配的问题，对 UNIREX N3 润滑脂的基础油和稠化剂的成分进行了分析，确认 UNIREX N3 润滑脂基础油中含蜡成分，在低温时蜡析出形成网状结

8、构导致其丧失流动性而致润滑脂失效，而 UNIREX N3 润滑脂良好润滑性能的最低使用温度为-30。 四、 改善措施 经过对已在其他车型上成熟运用的润滑脂的综合性能（主要为低温性能）的分析和对比，选择了一款低温性能优异的润滑脂美孚 SHC100 润滑脂。通过对 SHC100 润滑脂的锥入度、粘度、滴点、运用业绩等方面进行综合评判，能满足 HXN5 机车 5GB32B1 牵引电机对东北运用环境下的要求，其最低使用温度可达-40，可进行装车考核。 自 2013 年起，针对轴承失效的原因，制定了纠正预防措施： 对于哈尔滨铁路局运行于极低温度地区（-35以下）的机车牵引电机将 UNIREX N3 润滑

9、脂更换为美孚 SHC100 润滑脂。 五、实施效果 通过实施以上改善措施，HXN5 机车牵引电机非传动端轴承故障明显得到控制。2014 年 6 月到 2015 年 8 月 HXN5 机车牵引电机在哈尔滨铁路局各机务段只发生了 1 起非传动端轴承失效，极大改善了 HXN5 机车牵引电机的运用状况，优化方案取得了明显的效果。通过两年的实际运营考核确认了优化方案的可靠性，可继续在全国范围内推广实施。 参考文献 1 杨振中，梅荣海，阮鸿芳. 机车牵引电动机油润滑轴承失效分析与对策J.轴承，2014，1：45-47. 2 朱延彬.润滑脂技术大全M.中国石化出版社，2005. 3 刘泽九.滚动轴承应用M.北京：机械工业出版社，2006.