摘要:對(duì)地鐵車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)輛運(yùn)行已久,由衷感嘆車(chē)輛架大修的必要性、重要性。
1案例介紹
某項(xiàng)目地鐵車(chē)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(chē)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(kāi)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(pán)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(pán)壓力至100bar;第三步增大擴(kuò)張泵壓力至150Mpa,增大推進(jìn)盤(pán)壓力至150bar;第四步增大擴(kuò)張泵壓力至180Mpa,增大推進(jìn)盤(pán)壓力至200bar;第五步增大擴(kuò)張泵壓力至200Mpa,增大推進(jìn)盤(pán)壓力至500bar;第六步推進(jìn)盤(pán)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(pán)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(chē)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(chē)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(kāi)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(pán),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。可見(jiàn),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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(pán),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)。