HXD2型机车牵引电机振动超标分析与处理.pdf

第 卷 年第 期 月.型机车牵引电机振动超标分析与处理薛 勃 党建峰 杨晓娜(中车永济电机有限公司 山西 永济)摘 要:针对配属 型电力机车牵引电机例行试验振动值超标问题 根据电机结构和统计的振动值数据 从电磁和机械两方面对电机振动值超标问题进行原因分析 排除电磁和转子动平衡两个因素 通过测量定子止口尺寸、查看现场操作人员装配电机过程、检查定子止口端面清洁度 找出振动值超标的原因 最后从调整机座加工工艺流程、细化轴承座装配方法、提高配件清洁度三个方面进行工艺提升 降低电机返工率 提高电机装配质量和试验一次合格率 保证机车在线正常运行关键词:牵引电机 例行试验 振动值 机座加工 轴承座 清洁度中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:.:收稿日期:修回日期:作者简介:薛 勃()男 高级工程师 研究方向为为机车牵引电机总装工艺党建峰()男 高级工程师 研究方向为为机械加工工艺杨晓娜()女 工程师 研究方向为为机械加工质量管理 引 言牵引电机是机车关键部件 电机转动过程中振动值超标会导致其零部件损坏 电机寿命缩短 影响机车正常运行公司自 年开始批量生产 型电力机车牵引电机 每批次电机例行试验时均有振动值超标情况 返工方案为互换配件 返工方案具有盲目性和不确定性 单台电机最多拆装 次以上 最严重的时候返工率达到 制约了生产进度 为降低电机返工率 提高电机装配质量 同时确保电机装车后可靠运行 需要对该问题进行原因分析并给出解决方法 牵引电机介绍 型机车牵引电机采用鼻式悬挂方式安装在转向架上 电机传动端主动齿轮与机车齿轮箱从动齿轮进行啮合以传动扭力 同时电机传动端轴承采用机车齿轮箱油进行油润滑 该电机主要由以下几部分组成(如图 所示)卷图 电机结构图 电机振动值标准 型大功率重载电力机车牵引电机做例行试验时 按照试验大纲要求使用测振仪测量电机传动端与非传动端三个转速(/、/、/)下水平、垂直、轴向三个方向的振动值 最大限值为 /如表 所示 目的为检测电机装配质量 确保机车在线正常运行表 电机振动限值转速/(/)振动值上限/(/)电机振动值超标数据统计对 年 月 年 月生产的 台 型机车牵引电机例行试验振动值超标数量进行统计 振动值超标平均为 如表 所示表 电机振动数据统计月份新造总数(台)振动值超标数量(台)振动值超标比例 月 月 月 经过对数据分析 电机振动值超标均发生在转速为 /或 /时 且为传动端水平方向振动值超标 电机振动值超标原因分析引起电机振动值超标的原因可分为电磁和机械两方面 以下就这两方面原因分别进行分析 电磁方面分析电机进行试验前冷态测量电机定子绕组、三相线电阻 三相线电阻要求 (换算到 )现场查看振动值超标的电机三相线电阻均符合试验大纲要求 同时将电机运转至最高转速 突然切断电源 振动值依然超标故可排除电磁方面的原因 机械方面分析 转子动平衡该电机为强迫通风电机 依靠机车上的风机进行冷却 故转子上不安装风扇 转子单独进行动平衡 查看振动值超标转子动平衡记录 同时复测转子动平衡数据 转子两端残余不平衡量均小于图纸要求的 故可排除转子动平衡方面的原因 定子两端止口形位公差若定子两端止口同轴度误差过大 对轴承游隙有较大影响 如图 所示 定子公共轴线由 变为 与定子两端端面互不垂直 当端盖被紧固再定子两端止口上时 轴承室轴线与定子端面轴线 间就形成 斜角 也就是说轴承内、外圈轴线间和定子轴线间存有着 斜角 定子两止口同轴度误差越大 斜角 也越大 当超过轴承许用极限游隙轴承合理游隙被破坏 造成电机振动值超标图 定子同轴度超差模型电机装配前“米字”测量 台定子止口尺寸(如图 所示)同时结合电机试验结果 发现振动超标的定子两端止口均存在变形情况 且两端止口变形情况方向相反 传动端为水平方向大 非传动端止口为垂直方向大 因数据过多 表 仅列出 台振动超标电机定子止口尺寸数据图 千分尺测量止口尺寸 期薛 勃等:型机车牵引电机振动超标分析与处理表 定子止口尺寸数据针对定子两端止口存在变形问题 对机加车间现场机座加工工艺流程进行分析:()机座两端止口粗、精车一次完成 再通过精加工后的机座非传动端止口进行定位 加工吊挂面及钻孔 造成精加工过的机座止口发生变形 影响机座两端止口同轴度和端面垂直度 进而引起电机振动值超标()原机座加工流程如图 所示图 原机座加工流程图 轴承座与端盖装配轴承座与端盖配合处采用过度配合 按现有工艺要求 轴承座采用热装:先将加热装置在烘箱内加热到 将加热装置放到端盖上对端盖进行加热(如图 所示)分钟后卸下加热装置 再将轴承座吊起放入端盖相应位置(如图 所示)最后用螺栓将轴承座紧固在端盖上(如图 所示)图 加热端盖根据机械设计手册中给处的热装加热温度公式:()/()计算轴承座热装间隙式中 为零件所需的加热温度 为被加热件的线膨胀系数 为配合件的最大过盈 为热装时的间隙 为配合直径 将相关参数带入公式 得到热装时的间隙 图 轴承座装配图 紧固螺栓现场查看操作过程发现 操作人员将轴承座放入端盖后立即将轴承座进行紧固 而此时端盖因温度过高 端盖和轴承座之间存在装配间隙 即端盖可能未将轴承座完全抱紧 造成轴承座与端盖配合处不同心 导致试验时振动值超标 端盖和机座配合面清洁度目前电机振动值超标转速均为 /或/时 且为传动端水平方向 针对振动值超标电机 对定子、传动端端盖及轴承座配合处进行检查 发现传动端端盖、定子止口端面局部存在残留油漆 此位置传动端端盖与机座、轴承座进行配合经检测 残留油漆厚度在 之间而图纸要求传动端轴承径向装配游隙为 (实测为 )传动端端盖与轴承座圆周配合面处存在残留油漆(如图 所示)轴承座被紧固到传动端端盖上后残留油漆位置轴承径向游隙几乎为零 轴承内、外圈不同心 导致电机试验时振动值超标定子止口端面局部存在残留油漆(如图 所示)定子止口端面垂直度超差 传动端端盖内的轴承座偏斜 轴承内、外圈不同心 导致电机试验时振动值超标 卷图 端盖配合处存在油漆图 定子止口端面存在油漆 电机振动值超标解决方法 调整机座加工工艺过程()对机座加工工艺过程进行调整 将原工艺车一、车二分为粗车、精车 粗车后止口单边留量 对焊接机座来说 粗加工过程也是焊接内应力失效的过程 待吊挂面、通风窗口面等工序加工完成后再进行精车两端止口及端面 避免机座止口发生变形 提高机座两端止口及端面同轴度和垂直度()调整后的机座加工工艺过程如图 所示图 调整后机座加工流程图()机座加工工艺过程发生调整 原工艺车胎、立装夹具定位止口需改制 将车胎、立装夹具止口尺寸 加工小 至 (如图、图 所示)()年 月 按调整后的工艺流程加工电机机座 电机装配前“米字”测量 台定子两端止口尺寸 因数据过多 表 仅列出 台定子止口尺寸数据 两端止口统一为水平方向小 垂直方向大变形方向一致图 改制车胎止口图 改制立装胎具止口表 调整机座加工流程后定子止口尺寸数据 细化轴承座装配工艺文件将原轴承座装配工艺文件修改为:操作人员用加热装置对传动端端盖进行加热后 将轴承座装到端盖上 等待 分钟 待轴承座无法转动时将螺栓进行紧固 确保传动端轴承内外圈同心 传动端轴承座冷却至室温后再进行例行试验 提高配件清洁度加强工艺纪律检查 因该电机配件为先喷漆后装配 故在机座和传动端端盖喷漆前 必须严格按照喷漆工艺要求将机座端面、端盖与轴承座配合面进行防护 同时加强配件清洁度检查 若配合面局部有残留油漆 应及时用百洁布进行清理 改进效果关于 型电力机车牵引电机例行试验振动值超标三项措施中 已全部开始实施 截止 年 月 对本年度生产的 台电机试验振动值数据进行统计 一次试验合格率为 以上 同时电机振动值数据均在 /左右 远低于标准值 有 期薛 勃等:型机车牵引电机振动超标分析与处理效的减少返工次数 提高电机装配质量和效率 共节约返工费用 万元 如表 所示表 改进效果对比年份新造总数(台)振动值超标数量(台)一次试验合格率 参考文献 汤蕴璆.电机学.版.北京:机械工业出版社./交流传动机车异步牵引电动机.北京:中国铁道出版社.旋转电机振动测定方法及限值振动限值.北京:机械电子工业部.张裕民 张学利 张丽杰.电机轴承噪声控制.电机技术():.李晶.中小型电机机座加工工艺研究.防爆电机():.成大先.机械设计手册.版.北京:化学工业出版社.吴智映.浅述电机轴承噪声的产生与控制.机电工程技术():.(上接第 页)参考文献 景斌 孔繁余 张旭峰 等.屏蔽泵用永磁电动机电磁设计.微电机 ():.张亮.无刷直流屏蔽电动机的涡流损耗与性能研究.微电机 ():.井秀华 南悦 赵振 等.无接触旋转变压器屏蔽材料的屏蔽效能仿真研究.微电机 ():.():.曹力 胡岩 卓亮.高速永磁屏蔽电机损耗分析与温升研究.微电机 ():.安跃军 张志恒 张振厚 等.真空干泵用屏蔽电机无速度传感器带速重投控制系统.电工技术学报 ():.安跃军 陈嘉伟 邓文宇 等.真空干泵用屏蔽电机抗冲击持续带载能力评估与实验.电机与控制报 ():.李伟力 杜林奎 李栋 等.电流时间谐波对转子带护套伺服永磁同步电动机温度场的影响.北京交通大学学报():.陶果 马涛.新型永磁同步屏蔽电机设计研究.微电机():.佟文明 侯明君 孙鲁 等.基于精确子域模型的带护套转子高速永磁电机转子涡流损耗解析方法.电工技术学报():.何彪 张琪 陈世军 等.逆变器供电永磁同步电机铁耗和永磁体损耗分析.微特电机 ():.佟文明 孙静阳 段庆亮 等.永磁同步电动机空载铁耗研究.电机与控制学报 ():.韩雪岩 郭谨博 李宏浩 等.基于 的时间谐波对永磁电机损耗的影响.微电机 ():.().魏静微 于晓 黄全全.不同供电方式下永磁同步电动机铁耗计算与分析.微特电机 ():.刘文彬 韩雪岩 朱龙飞.基于谐波注入算法的变频器驱动下 损耗抑制方法.电机与控制应用 ():.凌在汛 周理兵 张毅 等.笼型实心转子屏蔽感应电机电磁场及参数研究(三):实用等效电路及其参数的推导.电工技术学报 ():.微电机(月刊)全年 期 读者可到当地邮局订阅 本刊亦可破订、零购邮发代号:订价:元/期年价:元/年编辑部邮购(含快递费):元/年欢迎投稿!欢迎订阅!欢迎刊登广告!国内刊号:/国际刊号:邮箱:地址:高新区上林苑四路 号()电话: