戚小龙　袁波　佘宝瑛　言宏武
（南车株洲电机有限公司，湖南株洲　412000）

　　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，Z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
　　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UNIREXN3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）、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Z多，占比37%，哈尔滨机务段次之，占比29%，佳木斯Z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，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Z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Z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Z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Z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：
　　①轴承的配合应力过大；②滚道面磨蚀；③运行负载过大；④极大的冲击载荷和振动；⑤轴承材料的缺陷；⑥轴承装配问题；⑦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Z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UNIREXN3，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Z低月份（12月、1月、2月）的温度情况的分析，结果显示当地Z低环境温度达-41℃，超出了轴承润滑脂Z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Z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Z低，Z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Z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UNIREXN3润滑脂的基础油和稠化剂的成分进行了分析，确认UNIREXN3润滑脂基础油中含蜡成分，在低温时蜡析出形成网状结构导致其丧失流动性而致润滑脂失效，而UNIREXN3润滑脂良好润滑性能的Z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Z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UNIREXN3润滑脂更换为美孚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.

来源：《中国科技博览》2016年第14期