地铁车辆牵引电机压装与退卸探讨

摘要:对地铁车辆架修中发现的牵引电机轴及联轴节异常问题进行分析、探讨，总结牵引电机联轴节压装与退卸中容易忽视的要点，旨在加强技术人员与作业人员对牵引电机联轴节压装与退卸工艺的重视，以延长电机使用寿命，降低电机及配套部件在全寿命周期里的维护费用。

关键词:牵引电机;联轴节;扩张;压痕

牵引电机作为车辆动力传递的重要组成部分，其运行质量直接关系着车辆的运行效率，而轴是牵引电机中最为重要的部件之一，高质量的轴对机车的安全行驶具有保障作用。在实际应用中，经常会出现牵引机轴承磨损、电机卡死等情况，但很少出现轴与联轴节配合有关的事故。地铁车辆在运行约5年或60万公里将进入架修，期间对牵引电机也要进行维修，维修电机需要轴端的联轴节，更换驱动端与非驱动端轴承、定转子浸漆、关键部位探伤、性能试验等，在维修中时不时暴漏出原厂的设计、工艺缺陷，这些缺陷竟伴随着车辆运行已久，由衷感叹车辆架大修的必要性、重要性。

1案例介绍

某项目地铁车辆在架修时，发现批量牵引电机轴及配套联轴节有划痕，方向沿轴向，如下图所示:联轴节轴为彻底判定轴能否继续使用，将轴锥度部分的一截切下，采用粗糙度轮廓仪对轴锥度面进行轮廓检测和分析，沿着锥度面周向取最严重点进行检测，如下图所示，最高凸起不超过7μm，低峰凹陷不超过5μm，宽度约1～1．5mm。根据电机厂家经验及承诺，10μm以下的划痕深度，不影响轴的正常使用。为确认划痕不影响轴与联轴节的过盈接触面，用匹配的环规对轴做了着色率检查，着色率满足要求，正线运行未报过电机有关任何故障，证明了案例中的划痕深度不影响轴的正常使用。

2分析

该车辆牵引电机及齿轮箱采用KWD品牌的鼓形齿轮联轴节，型号为ZK170-5-B，KWD技术参数规定该联轴节的压入行程为:8．05～10．5mm，最大扩张压力为240MPa，以下从3个方面分析压痕产生的原因:2．1压装分析。压装联轴节时，要保证三个清洁:(a)清洁传动轴注油孔及工装、表面，清洁联轴节内表面，务必保证表面没有毛刺、锈迹、金属残留颗粒;(b)清洁压装设备，即扩张泵的油嘴及油管;(c)保证使用的扩张油液无杂质。在保证三个清洁没有问题后，对电机或联轴节用环塞规涂色法检测联轴节内孔及传动轴的接触饱和程度，要求颜色覆盖面积不小于90%，着色率没问题后，开始压装工作，第一步增大扩张泵压力至50Mpa，增大推进盘压力至50bar;第二步继续增大扩张泵压力至110Mpa，增大推进盘压力至100bar;第三步增大扩张泵压力至150Mpa，增大推进盘压力至150bar;第四步增大扩张泵压力至180Mpa，增大推进盘压力至200bar;第五步增大扩张泵压力至200Mpa，增大推进盘压力至500bar;第六步推进盘压力达到500bar后，推进联轴节直至它的轴毂边缘和轴端平齐，扩张泵压力保压10S，然后泄压至0，但须保持推进盘压力至一定的时间;测量联轴节轴毂端面距离传动轴端面的距离，满足±0．1mm。否则需进行注油退卸，然后重新选配联轴节进行压装。经过5年之久的车辆，没有出现电机有关故障，没有产生过滑动现象，证明了当时新车制造对联轴节的压入深度、轴与联轴节的接触面饱和度是有保证的，唯有可能出现问题的一个环节就是清洁。为证明压痕产生的原因，用一台报废的电机做验证，按照上述工艺方法，有意将金属残留颗粒物留在轴上，把联轴节压装到位，拆下后发现电机轴及联轴节有如下图所示的压痕，与本文案例中的压痕位置及其相似。2．2退卸分析。退卸联轴节时，有个至关重要的检查环节:取一张干净的无纺布，将油嘴对着无纺布，注油给压，检查甘油是否干净无杂质，因为联轴节退出前需保证扩张油泵的油表是否合格、出油是否正常、螺纹是否完好无损、油质是否干净。对联轴节放油后开始退卸工作，首先使用清洁剂和无纺布清理轴端及联轴节内部油污，然后，连接联轴节退卸工装，逐步增大扩张力，达到120Mpa时保压10S，继续增大扩张压力达到150Mpa时保压20S，继续增大扩张压力达到180Mpa时保压30S，缓慢增大压力最大压力不超过200Mpa，期间不得操作推进盘，保持压力几分钟不变(最多10分钟)，直到联轴节成功退卸为止。从传动轴上拆除注油管，将退卸的联轴节及工装置于指定位置并进行防护。轴及联轴节的划痕，除压装造成外，也有可能在退卸过程中造成，这需要反复推敲验证各种可能情况，选择与牵引电机轴端型号完全相同的齿轮箱侧联轴节(ZK170-5-BE)进行退卸，保持退卸工装设备、作业人员、工艺文件、辅料、作业环境不变，分三种情况逐一验证，一为清洁齿轮箱轴端注油孔，保证油质合格，退卸结果为:齿轮箱的轴及联轴节完好;二为不清洁齿轮箱轴端注油孔，退卸结果为:齿轮箱的轴及联轴节完好;三为扩张油质中加入细小金属颗粒物，退卸结果为:齿轮箱的轴有轻微划痕，联轴节没有异常。可见，退卸不慎也有可能造成轴及联轴节划伤。2．3从运营方面分析。牵引电机通过齿式联轴节将牵引动力传给齿轮减速箱，同时通过齿轮减速箱传递到车轴驱动轮对。由于电机锥面长度大于联轴节锥面长度，二者过盈配合，车辆长期运行中，虽然通过联轴节来补偿工作时载荷变化所引起的冲击、振动，温度变化以及轴承磨损等多种因素所形成的电机轴、主动齿轮轴两轴的相对位移、补偿车辆在运行中由于线路不平顺和通过曲线、弯道时垂向、纵向和轴向位移，但这些补偿不能完全消除联轴节持续对电机转轴施加圆周压力，在受到车辆运行过程中轴向弯矩及振动等因素影响，转轴锥面可能会被联轴节挤压形成了径向方向一整圈均匀挤压痕。据了解，多家地铁公司在架修车辆时，也发现轴有径向压痕的情况，并不会出现案例所述的轴向压痕，故排除轴向压痕在车辆运营过程中产生。

3总结

综上分析，压装或退卸中都有可能造成牵引电机轴的划痕，这些被忽视的细节有:扩张油液有杂质，尤其是金属异物;压装或退卸设备清洁不到位，如扩张泵上的注油嘴或油管内有杂质;电机转轴表面有高点(可通过着色率检测到);电机转轴与联轴节的配合面、电机轴注油孔清洁不到位;压装时，没能协调好扩张泵与推进盘，对联轴节扩张度不够而强力推进联轴节。目前，行业内对压装或退卸中出现的轻微划痕(深度小于10μm)，修复方案为:用抛光棉、金相砂纸等轻微打磨，淡化和去除锥度面存在的杂质及凸点，确保圆滑过渡，无高点、尖点等现象;确保环规接触率达到80%及以上;普鲁士蓝法进行测量;磁粉探伤无裂纹源及裂纹。四项均能满足要求者，处理后继续使用，对于严重划痕(深度大于10μm)，需更进一步的研究验证。4结语为保证牵引电机全寿命周期内的质量，不能忽略表面看不大，但却很容易犯的“小错误”，正式这是“小错误”制约了牵引电机整体质量与维护保养。

参考文献:

［1］王伯铭．城市轨道交通车辆总体及转向架［M］．北京:科学出版社，2013．

［2］王灵芝．以可靠性为中心的高速列车设备维修决策支持系统研究［D］．北京:北京交通大学，2011．

［3］KWD传动公司齿形联轴器［P］．德国．97195363．5．

作者:赵彩红 单位:无锡地铁集团运营分公司