和谐与先锋号动车组牵引电机润滑脂对轴承运行的影响分析

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Analysis on Efects of Lubricating Grease for Traction M otor of CRHand Pioneer EM U on Bearing OperationGao Xing ，Cao Jun-ci ，Zhang Yi-huang ，Gao Pei-qing。，Liu Rui-fang1.CSR Zhuzhou nstitute Co.，Ltd.，Zhuzhou 412001 China；2.Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China；3.CSR Zhuzhou Electric Co.，Ltd.，Zhuzhou 412001 ChinaAbstract：The temperature rise and the durability bench test are carried out for traction motor bearings with diferentlubricating grease used in bothCRH 200 km/h”andpioneer EMU”.and its long-term continuously operating abil-ity is checked.The results show that the hydrophobic type lubricating grease with self-healing ability is ab le to serf-repair minor scratches on bearings.Therefore，the momentary high temperature damage at high speed contact areascaused by the moisture in lubricating layer may be obviously reduced，which enhances the operating safety.Th e ob-tained conclusions are able to provide certain reference for selection of lubricating grease of traction motor bearings.

Key words：roling bearing；traction motor bearing；CRH；lubrication grease；experimental comparison1 前言随着动车组的车速不断提高，动车组走行部分的可靠性变得尤为重要，安全隐患也更为突出。轮对轴箱轴承和牵引电机轴承是动车组走行部分的关键部件，-旦出现故障，轻则造成机损事故，影响铁路的正点运行，重则发生切轴、列车颠覆等重大事故，给国家和人民生命财产带来无收稿日期 ：2013-03-22；修回日期：2013-05-06基金项目：国家 自然科学基金资助项 目51037004；铁道部科技研究开发计划重点项 目2012J005-F；中央高校基本科研业务费专项资金资助项 目2013JBMO16作者简介：高兴1974-，女，浙江余姚人，工程师，主要从事轴承与润滑研究p>

法估量的损失。滚动轴承损伤的监测和理论分析已有学者作了大量的工作 j，但对高速动车组轴承的检测和分析缺乏有效的手段，国内、外主要轴承厂家和研究机构采用的均是实验室台架试验，通过模拟高速列车的运行工况来验证轴承的安全性 - 。

图 1为动车组牵引电机简图，牵引电机传动端和非传动端各有 1套轴承，均采用脂润滑。

以和谐 200 km/h和先锋号动车组为例，牵引电机轴承和润滑脂的主要数据见表 1。

按现代润滑理论，充分润滑是轴承正常工作的保证。试验表明，只有正确选择和使用润滑剂，才能在轴承摩擦副之间形成具有足够强度的油· 26· 《轴承2013.No.10膜。优质润滑脂在轴承摩擦副之间能维持微磨损，润滑脂中的添加剂可以对轻微的磨损及时修补、抛光。由于降低了轴承磨损，再加上油脂的抗氧化、抗水解的特殊性能，油脂内部基油分子之间的动态损耗小，这样的油脂可以显著延长轴承的加油周期及轴承寿命。

图 1 牵引电机简图表 1 和谐与先锋号动车组轴承数据表和谐200 km/h 先锋号厂商 NSK传动端 圆柱滚子轴承NU214非传动端 深沟球轴承6311润滑脂 UNMAX R NO.2N N圆柱滚子轴承 NU213深沟球轴承 6311UPG 2下文通过对和谐 200 km/h与先锋号动车组牵引电机轴承进行台架试验，分析轴承在不同运行工况下的特性，并通过对轴承和润滑脂的成分检测与分析，研究和谐200 km/h牵引电机轴承采用的UNMAX R NO.2脂和先锋号采用的 UPG 2脂对轴承运行寿命的影响，并对润滑脂成分提出指导性的意见。

2 牵引电机轴承台架试验2.1 试验条件图2为牵引电机轴承试验台主机部分框图，另有控制柜进行试验条件的加载，包括载荷和转速的设置和控制，记录仪实时记录轴承不同部位赠l- 2-FFn2-2-B-0"-l3- 2-B-O-24 2-B-5- 2-R-0-l- 2-R-O-27--2-R-的温度和振动数据。

2-2 试验方法1温升特性试验。在轴向和径向载荷固定的条件下，使转速呈阶梯状提高，考察轴承在相应速度下的温升。

2耐久性试验。在某-特定转速、轴向和径向载荷条件下进行长达数月的试验，考察润滑脂和轴承的耐久性能。

外轮外径温度传感器图2 牵引电机轴承试验台主机部分框图23 试验方案试验使用同-套轴承，径向加载 2 600 N。先在常温下进行 18 h的温升试验，然后停机，直到试验装置各部分的温度恢复到常温状态后，再通过电阻丝加热使两端轴承温度维持在 100℃进行耐久性试验，持续运行 3 000 h以上，以考察润滑脂能否满足轴承持续运行9×10 km。

3 试验结果与分析3.1 温升试验和谐200 km/h动车组牵引电机轴承表 1温升试验的温度、振动曲线如图3所示图中g为重力加速度，下同。从图中可以看出，深沟球轴承的温升高于圆柱滚子轴承的温升，但各位置的温升较低，没有超过温度限值，温升试验正常。

薹0 3 6 9 12 15 l8 0时间/ha温度曲线3 6 9 l2 l5 18时间/hb振动曲线2-F-FR为径向载荷下轴承座温度；2-B-O-1为6311轴承外圈温度；2-B-O-2为6311轴承绝缘层内的外圈温度；2-B-为631l轴承内圈温度；2-R-O-为NU214轴承外圈温度；2-R-O-2为 NU214轴承绝缘层内的外圈温度；2-R-为 NU214轴承内圈温度；2-B-GR为6311轴承径向振动；2-R-GR为 NU214轴承径向振动下同图3 和谐 200 km/h动车组牵引电机轴承温升试验∞ ∞∞ ∞高兴 ，等：和谐与先锋号动车组牵引电机润滑脂对轴承运行的影响分析 ·27·先锋号动车组牵引电机轴承温升试验转速-直到 7 210 r/min相当于车速 414 km/h，在此过程中无显著的温升，说明轴承运转状况正常。表 2r/min车速 330 krn/h时轴承温度最高，但仍在许用温度以内。另外，在 7 210 r/min时温度反而变低，可以认为是轴承内部的油脂由于高速旋转为各转速时速下记录的最高温度，在 5 750 而排出，油脂黏度阻尼变小所致。

表2 先锋号动车组牵引电机轴承温升试验的最高温度记录32 耐久性试验和谐 200 km/h动车组牵引电机轴承的耐久性试验的振动曲线如图4所示，图4a为-阶段试验，持续运行了1 500 h，图4b为二阶段试验，预设在第-阶段基础上再持续运行 1 500 h，但由于轴承振动超限，试验仅仅持续了 300 h，也即进行了总计 1 800 h的耐久性试验。

时间/ha-阶段试验从图4中可以看出，在-阶段试验的 1 500 h过程中，轴承出现了-些振动突变的情况，振幅超过40gg为重力加速度，下同；在二阶段的试验中振幅多次超过 40g，6311轴承振动大于 NU214轴承，高达 60g，说明轴承润滑状态已经不正常，不能持续运行到 9×10 km。

罂图4 和谐 200 km/h动车组牵引电机轴承振动曲线先锋号动车组牵引电机轴承经超过 10 X 10km走行距离的3 500 h试验后，振动值-直较低，运转正常图5。

l6l412l086423.3 试验轴承分析33.1 和谐 200 km/h动车组试验后对轴承进行解体检查，图6为 2套试验轴承的外观。

aNU214/C4承 b6311H2 图6 试验后轴承外观从图6可以看出，NU214/C4轴承内、外圈和∞ ∞ ∞ 如 加 m 0、唾露嚣/癣媾高兴，等：和谐与先锋号动车组牵引电机润滑脂对轴承运行的影响分析 ·29·承具有2×10 km以上的耐久性以及润滑脂具有1×10 km的耐久性。

4 结束语通过对和谐 200 km/h和先锋号动车组牵引电机轴承和润滑脂的试验可以看出：1轴承运行时的振动加速度 <40g，温度≤120 oC是安全的。

2当轴承振动加速度发生突变时，可能预示轴承滚道面润滑膜受到破坏，若破坏没有及时修复，轴承将运行在不安全的区域，而此时轴承温度并不高，因此振动比温度更能反映高速牵引电机轴承的故障征兆。

3在润滑寿命方面，UPG No.2脂较UnimaxR No.2脂高；在温升方面，UPG No.2脂较新干线牵引电机轴承使用的Unimax R No.2脂低。

4应优先采用具有自修复功能的润滑脂如UPG No.2，其对运行中出现的轻微擦伤可以 自行修复。

5优先采用憎水型润滑脂如 UPG No.2，降低润滑层中由于水分在高速接触点的瞬间高温破坏作用，提高动车牵引电机轴承的运行安全性。