铁路机车异步牵引电动机的轴承结构设计
CRH2型动车组牵引电动机概述
CRH2型动车组牵引电动机概述CRH2型动车组采用MT205型三相鼠笼异步电动机，每辆动车配置4台牵引电动机(并联连接)，一个基本动力单元共8台，全列共汁16台。
电动机额定功率为300kW。
最高转速6120r/min.最高试验速度达7040r/min。
牵引电动机由定子、转子、轴承、通风系统等组成.绝缘等级为200级。
牵引电动机采用转向架架悬方式，机械通风方式冷却，平行齿轮弯曲轴万向接头方式驱动。
外形如图7.62。
所有牵引电动机的外形尺寸、安装尺寸和电气特性相同，各动车的牵引电动机可以实现完全互换。
牵引电动机在车体转向架上的安装位置见图7.63。
同直流电动机相比，三相异步电动机有着显著的优越性能和经济指标，其持续功率大而体积小、质量轻。
具体地说有以下优点：(1)功率大、体积小、质量轻。
由于没有换向器和电刷装置，可以充分利用空间，同时在高速范围内因不受换向器电动机中电抗电势及片间电压等换向条件的限制，可输出较大的功率，再生制动时也能输出较大的电功率，这对于发展高速运输是十分重要的。
(2)结构简单、牢固，维修工作量少。
三相交流牵引电动机没有换向器和电刷装置，无需检查换向器和更换电刷，电动机的故障大大降低。
特别是鼠笼形异步电动机，转子无绝缘，除去轴承的润滑外，几乎不需要经常进行维护。
(3)良好的牵引特性。
由于其机械特性较硬，有自然防空转的性能，使黏着利用率提高。
另外，三相交流异步电动机对瞬时过电压和过电流不敏感(不存在换向器的环火问题)，它在起动时能在更长的时间内发出更大的起动转矩。
合理设计三相交流牵引电动机的调频、调压特性，可以实现大范围的平滑调速，充分满足动车组运行需要。
(4)功率因数高，谐波干扰小。
其电源侧可采用四象限变流器，可以在较广范围内保持动车组电网侧的功率因数接近于1，电流波形接近于正弦波，在再生制动时也是如此，从而减小电网的谐波电流，这对改善电网的供电条件、减小通信信号干扰、改善电网电能质量和延长牵引变电站之间的距离十分有利。
城轨车辆用异步牵引电机的轴承寿命分析与改进
城轨车辆用异步牵引电机的轴承寿命分析与改进引言：城轨交通系统是现代城市中重要的公共交通工具之一，对于人们出行、减少交通拥堵、改善环境质量等方面具有重要作用。
而城轨车辆的牵引系统中，异步牵引电机是至关重要的组成部分之一。
然而，由于长时间运行和频繁操作，城轨车辆用异步牵引电机的轴承寿命存在一定的问题，需要进行深入的分析和改进。
1. 异步牵引电机轴承寿命的重要性及现状分析异步牵引电机轴承的寿命直接关系到城轨车辆的安全性、可靠性以及运行成本。
目前存在的问题主要体现在以下几个方面：（1）轴承故障率高：由于城轨车辆的长时间运行和大负荷工况，牵引电机的轴承容易出现疲劳、磨损、断裂等故障。
（2）维修成本高：轴承故障引发的维修成本高，包括零件更换、工时费等费用，给城轨运营企业造成了不小的经济压力。
（3）运行安全性低：轴承故障可能导致列车失去动力或轨道交通事故，对乘客安全构成潜在威胁。
2. 异步牵引电机轴承寿命分析为了分析异步牵引电机轴承寿命，需要考虑以下几个因素：（1）负荷特性：城轨车辆的负荷特性复杂，包括启动、加速、制动等工况。
牵引电机在不同负荷下工作，轴承所受力有所不同，从而影响了寿命。
（2）润滑方式：润滑方式对轴承寿命也有一定的影响。
目前的润滑方式主要有油润滑和脂润滑两种，各自有其优劣之处。
（3）安装结构：轴承的安装结构、轴承盖结构等因素也会影响轴承的使用寿命。
3. 改进措施（1）负荷分析：通过对城轨车辆运行过程中的负荷特性进行监测与分析，找出负载状况变化较大的区间，并根据不同区间调整电机控制策略，减小轴承受力。
（2）润滑改进：在润滑方式上，可以考虑使用更先进的润滑材料，如纳米润滑材料、润滑膜等，以提高润滑效果。
此外，定期检查润滑系统，确保润滑油或脂的质量和量符合要求。
（3）结构改良：改良轴承的安装结构，或使用更耐磨、耐腐蚀性能更好的材料，以增加轴承的使用寿命。
4. 寿命监测与维护为了保障城轨车辆用异步牵引电机的轴承寿命，需要建立相应的寿命监测与维护机制：（1）轴承寿命监测：通过对城轨车辆异步牵引电机轴承的工况、振动、噪声等参数进行实时监测，并结合专业的寿命模型，预测轴承的使用寿命，及时采取措施进行维护。
HXD3 牵引电动机的结构
HXD3 牵引电动机的结构
整机结构
电机与机车的连接为滚动抱轴承式结构，单端外锥轴斜齿轮输出，输出面锥度为1：50；电机带有一只磁电式速度传感器，测速是通过装在费输出端轴头的测速齿盘来完成；电机采用三轴承结构，传动端用NU型绝缘圆柱滚子轴承，非传动端用一个NU型绝缘圆柱滚子轴承和一个QJ型绝缘四点接触球轴承，三个轴承均采用国产的铁路牵引电机专用润滑脂润滑。
采用绝缘轴承是为了防止制造中转子和定子不同心，或逆变器脉冲电源在电机轴上产生电流；电机采用轴向强迫通风方式，冷却风从非传动端端盖径向通风孔进入，经过转子通风孔，定子间的气隙，定子背部的通风道后，从传动端端盖轴向排出；电机两端的端盖均为铸钢结构，在电机定子与传动端端盖间还有一个定子过度盘。
此件也为铸钢结构；在电机两端盖处均设有注油口，在维护保养时可以按要求进行定时、定量补充润滑脂。
定子结构
定子无传统的框架式机座，直接用硅钢片叠压而成，钉子采用开口式槽型。
定子槽内垫有槽绝缘，绕组为双层硬绕组，根据接线需要，绕组的引出线做成五种长度形式，因此无需过渡连线，钉子的槽楔用绝缘材料制成且很薄。
定子的三相引出线接成Y形，绕组与三相引出线电缆线间有一过渡连线，此过渡连线可以减少连线间截面积的过大变化和
电流密度的过大变化，三相引出线采用机车专用电缆。
电机设有接地线，接地线也采用机车专用电缆。
针对变频电机需在较高频率下运行的特点，绕组采用聚酰亚胺薄膜带熔敷的导线两根并绕而成。
为了得到足够的机械强度、良好的电气性能与优良的热稳定性，定子绕组用端箍固定。
钉子整体经过真空压力浸漆（VPI），电机的绝缘耐热等级为200级。
和谐HXD1型机车用变频异步牵引电机
由于变流器供电对电机磁路造成干扰， 导致变频电 机轴承容易产生电腐蚀， 使轴承损伤， 缩小轴承使用寿 命， 特别是大功率电机， 这种现象更显著。
摘 要 ： 介 绍 ＨＸＤ１ 型 大 功 率交 流 传 动电 力 机 车用 １ＴＢ２６２４－ ０ＴＤ０２ 型 变 频异 步 牵 引电 机 的 基 本 结 构 、 技 术 参 数 和 特
性， 并结合该电机的特征阐述了变频牵引电机的设计参数选取要点。
关键词： 变频牵引电机； 异步电动机； 参数； 结构； 特性
第 ３０ 卷 第 １ 期 ２００７ 年 １ 月 ２０ 日
◆ 大功率机车 ◆
电力机车与城轨车辆 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓ ＆ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｉｔ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ
Ｖｏｌ． ３０ Ｎｏ． １ Ｊａｎ． ２０ｔｈ， ２００７和谐 HXD1型机车用变 Nhomakorabea异步牵引电机
邓日江
（ 株洲南车电机股份有限公司， 湖南 株洲 ４１２００１）
３．２ 制动特性 电机制动功率为 １ １７６ ｋＷ。 制动起始点亦即最高制动速度点、制动恒功起 始点 ：
电机的制动力矩为 ３ ３４０ Ｎ·ｍ， 转速为 ３ ３０５ ｒ／ｍｉｎ。 制动恒功结束点： 电机的制动力矩为 ５ ４４０ Ｎ·ｍ， 转
速为 ２ ０６５ ｒ／ｍｉｎ。 制 动 结 束 点 ： 电 机 制 动 力 矩 为 ５ ４４０ Ｎ·ｍ， 转 速 为
可见， 变频电机极数不能只根据使电机体积和重量 最小的原则选择， 还必须考虑变流器的 限制、频率、损 耗 分布和功率因数等因素。１ＴＢ２６２４－ ０ＴＤ０２ 变频异步牵引 电机就采用了 ４ 极结构设计， 完全符合极数的选择原则。 ４．３ 定子导体
CRH2_300型350km_h动车组用YQ_365异步牵引电动机
2009 年
磨耗轮径），这样将极大地降低轴承的寿命。 通 过 牵 引 计 算 ，8 辆 编 组 的 牵 引 总 功 率 要 求 为
8 760 kW，即每台电机的输出功率为365 kW。 １．３ 传动比的选择
MB-5120-A 异步牵引电动机的最高允许转度为 6 120 r/min，此时传动端和非传动端轴承的dn值分别为 59.7×104、53.6×104。若车辆运行到385 km/h，电机的最 高转速为7 850 r/min，传动端和非传动端轴承的dn值分 别为 76.5 × 104、68.7 × 104，超过了油脂润滑轴承所允许 的 dn值 60×104 [1]。
表 ２ 温升试验结果
电机
MB- 新 16 匝 5120-A 电 机
风量 /m3·min-1 02 0
020
电流 /A
106
106
温升ΔT / K 10 5
096
新 14 匝 新 16 匝 新 14 匝 电机 电机 电机
020
025
025
106
130
130
069
128
092
从表2 可知，当新电机电流为106 A（对应365 kW） 时，电机在正弦供电条件下的温升比MB-5120-A 型牵 引电机稍低。考虑到本电机的漏抗比MB-5120-A 型牵 引电机要低，电机的谐波损耗比 MB-5120-A 电机稍大， 同时考虑到动车组高速运行时所存在的负压，风机所 能提供的风量比 25 m3/min 要小，以及考虑电机并联运 行等因数，新电机的温升与MB-5120-A 型牵引电机相 当，低于 200 级绝缘系统所允许的极限温升。
中图分类号：U266.2；U264.1+3 文献标识码 ：A 文章编号：1000-128X(2009)06-0001-05
TBT3017.2-2016《机车车辆轴承台架试验方法第2部分：牵引电机滚动轴承》(第1号修改单)
附件2
TB/T 3017.2—2016《机车车辆轴承台架试验方法第2部分：
牵引电机滚动轴承》第1号修改单
修改内容
一、5.4.2条
原条款：
5.4.2 耐久试验要求
对于νmax≤200 km/h的机车、动车，牵引电机轴承耐久试验总里程不少于60×104km；试验循环的车速、齿轮力、转子力变化规律见图B.1。
对于νmax＞200 km/h的机车、动车，牵引电机轴承耐久试验总里程不少于80×104km；试验循环的车速、齿轮力、转子力变化规律见图B.2。
轴承箱各部位的试验温度应符合表3中的规定，各种条件下测量的温度按公式（17）换算成有效温度。
修改为：
5.4.2 耐久试验要求
对于νmax≤100km/h的机车，牵引电机轴承耐久试验总里程不少于40×104km；试验循环的车速、齿轮力、转子力变化规律见图B.1。
对于100km/h＜νmax≤200km/h的机车、动车，牵引电机轴承耐久试验总里程不少于60×104km；试验循环的车速、齿轮力、转子力变化规律见图B.1。
对于νmax＞200 km/h的机车、动车，牵引电机轴承耐久试验总里程不少于80×104km；试验循环的车速、齿轮力、转子力变化规律见图B.2。
轴承箱各部位的试验温度应符合表3中的规定，各种条件下测量的温度按公式（17）换算成有效温度。
二、表B.1
原表：
表B.1 8h循环工况对应时间
修改为：
表B.1 8h循环工况对应时间
三、表B.2
原表：
表B.2 4h循环工况对应时间
修改为：
表B.2 4h循环工况对应时间。
异步牵引电动机
异步牵引电动机异步牵引电动机目录1.异步电机基本原理2.变频调速3. 异步牵引电动机与各相关部件之间的关系4. 异步电动机的主要指标5. 异步牵引电动机结构6.试验7.维护1.异步电机的基本原理1.1 等效电路U 1=（R 1+jX 1）I 1-（R 2‘/S+jX 2’）I 2’jX m (I 1+I 2’)=-(R 2’/S+jX 2’)I 2’f1=f2+f ns=f2/f1=（n1-n)/n1n=(1-s)n1=60(1-s)f1/p式中：n:电机实际转速（r/min) n1:电机同步转速(r/min)f1:定子频率（Hz)p:极对数s:转差率f2:转差频率（Hz)1.4转矩公式M=P e /Ω1=mpE 2’I 2’COS φ2/2πf 11.5转矩-转速特性1.6电机主要尺寸关系电机有效部分体积（重量）：DA 2Lfe∝Mn1.7调速基本原理n=(1-s)n1=60(1-s)f1/p式中：n:电机实际转速（r/min)n1:电机同步转速(r/min)f1:定子频率（供电频率）（Hz)p:极对数s:转差率1.8异步电机能量关系输入功率P1=P em +P cu1+P fe 电磁功率P em =P mec +P cu2机械功率P mec =P 2+P fw +P ad 转子铜耗P cu2=sP em效率η=P 2/P 1P cu1：定子铜耗P fe ：铁耗P fw ：机械损耗P ad ：附加损耗本部分主要参考资料1.教材：电机学2.西南交大：牵引电机3.黄济荣：电力牵引交流传动与控制2.1交-直-交变频调速系统分类——按中间回路分电压源逆变器——中间回路电压不变电流源逆变器——中间回路电流不变2.变频调速2.2变频调速系统分类(a)直-交系统用直流斩波起器使电压恒定(b) 直-交系统不用直流斩波起器使电压恒定，地铁系统(c)交-直-交系统(d)交-交系统3 异步牵引电动机与相关部件之间的关系3.1 满足车辆牵引制动特性要求•V=Dn/(5.3i)F=2Mi η/D i:传动比D：动轮直径η：传动效率3.2与逆变器相匹配•电动机与逆变器关系紧密，二者之间需进行信息交换3.2.2逆变器输出对电机的影响z非正弦供电z绝缘系统z轴电压3.2.2.1非正弦供电当电机由逆变器供电、逆变器电压中含有很丰富的谐波。
HX_D1B型电力机车用1TB2822-0SF02异步牵引电机
１ Ｂ２ ２ － Ｓ ０ ａｉｂ ｅｆ ｑ ｅ ｃ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ￣ ｃ ｏ ｔ ｒ Ｉ ａ ｓ ｉｅ ｎ ｙ ｉ ａ ｄ ｖｅ ｎ ｔ ｅｄ ｓｇ ａｕ ｅ ｆ ｉ ｔｒ Ｔ ８ ２ Ｏ Ｆ ２ ｖ ｒ ｌ ｅ ｕ ｎ ｙａ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ａ ｆ ｎｍｏ ｏ ． ｔ ｏｇｖ ｓ ａ ｓ ｎ ｉｗ ｏ ｅ ｉｎ ｆ ｔ ｒ ｓ ｔ ｓｍｏｏ ． ａ ｒ ｓ ｉ ｌ ａｌ ｓ ｈ ｅ ｏｈ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｈ ｍａｎ ｔ ｃ ｎ ｃ ｌ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｂ ｓｃ ｔ ｃｕ ｅ ｃ ａａ ｔｒ ｔ ｃ ｒ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ｓ ｌ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｈｓ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｓ ｔ ｅ ｉ ｅ ｈ ｉａ ａ ａ ｔｒ ， ａ ｉ ｓ ｕ ｔ ｒ ， ｈ ｃｅ ｉ ｉ ｕ ｖ ｓ ａ ｄ ｔ ｓ ｅ ｕ ｔ ｆ ｒ ｒ ｓｃ ｓ
作者简介 ： 丁禄振 ，０ ５ ２ ０ 年毕业 于华 中科技大学电气工程及其 自 动化专业 ， 现从事异步牵 引电机的研发工作 。
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电力机车与城轨车辆 ・０ ０ ２ １ 年第 ４期
体化设计 ， 每台机 车由 ６台电机驱动 。它主要 由定子 、 转
整个工作范 围内不 同频率下 的特性参数 ，即计算 电机 的 特性 曲线 。特性曲线包括电机在整个工作 范围内的电机 电压 、 定子频 率 、 因数 、 功率 效率 、 子频率 、 功率 、 转 电机 转
额定 电压 ／ Ｖ
额定 电流 ／ Ａ
２７ ０ ５
４ ５ ０
最高转速 ／ ・ ｉ ｒｍ ｎ 极数
绝缘等级
４０ ５ ６
４
开发 的单轴 功率 １ ０ 的六 轴货运 大功率 交流传 动 ０Ｗ ６ ｋ
JD160A交流异步牵引电动机两年检轴承异音及其原因分析
JD160A交流异步牵引电动机两年检轴承异音及其原因分析摘要：本文描述了hxd1c机车交流异步牵引电动机（jd160a型）两年检修时在入厂试验过程中出现的轴承异音现象，并对电机出现的轴承异音现象进行分析，确定产生异音的根本原因；并将异音现象和异音原因进行分类对应，从而指导生产，通过改进提升产品质量，减少损失，提高电机运行的可靠性和稳定性。
关键词：jd160a型交流异步牵引电动机；轴承异音；分类；异音原因中图分类号：u264.1+3文献标识码：a文章编号：前言hxd1c电力机车是中国南车集团与德国西门子公司合作，引进消化技术并进行国产化的新一代交流传动机车，机车牵引动力由jd160a交流异步牵引电动机产生[1]。
随着公司jd160a型两年检电机的增多，目前在入厂例行试验时发现了各种的电机轴承异音现象，判断电机轴承有无故障至关重要，因为轴承是电机运转是否良好的一个重要指标，如果电机轴承出现问题没有发现，可能电机再次运行过程无法坚持到下一个两年检便出现轴承故障。
jd160a交流异步牵引电动机共有2个轴承，非传动端为深沟球轴承，属于脂润滑，传动端为圆柱滚子轴承，属于油润滑，润滑油和机车齿轮箱的润滑油共用。
1-非传动端端盖； 2-定子； 3-转速传感器； 4-转子；5-非传动端轴承；6-传动端轴承；7-主动齿轮；8-传动端端盖我们听异音的方法一般是直接站在试验台运转的电机旁听声音，如果还无法分辨，可以通过听诊器接触在电机轴承的周围进行听声音；更先进的是通过轴承震动检测系统检测异音源的震动来分析异音。
jd160a 型交流异步牵引电动机在例行试验时出现的轴承异音原因及现象：油脂过少或油脂过冷此种异音出现在电机非传动端，常表现为高频的“鸣叫声”，是金属摩擦声，通常多出现在电机初始试验时，也是例行试验时出现最多的状况。
①当油脂过冷时，持续的“鸣叫声”电机在开始空转时便出现，随着电机空转时间的持续，“鸣叫声”开始断断续续，一般约1分钟~3分钟后消失。
机车牵引电动机滚动轴承的最佳游隙选择及计算
收稿日期：!""#$"%$!&作者简介：朱爱华（%’#&$），女，江西临川人，华东交通大学副教授(文章编号：%"")$")!*（!""#）")$"%!!$"*机车牵引电动机滚动轴承的最佳游隙选择及计算朱爱华（华东交通大学江西南昌**""%*）摘要：以机车牵引电动机滚动轴承为例，分析了滚动轴承最佳游隙选择原则、影响轴承游隙的主要因素等，通过综合分析比较得到滚动轴承的游隙(关键词：机车车辆；滚动轴承；最佳游隙中图分类号：+,’!%文献标识码：-!引言滚动轴承广泛地应用在铁路运输行业，如各种内燃、电力机车和新型客、货车的轮对轴箱等(机车车辆的滚动轴承在十分恶劣的条件下工作，它不但要承受巨大的轴重力和牵引力，还要承受通过钢轨接头、道岔时的冲击力，而且经常受风、沙、雪的侵袭，例如对机车牵引电动机端盖部分实测的振动加速度就高达%./!"0之多(牵引电动机对轴承要求十分严格，既要求有很高的可靠性，又要求能满足传动装置、电机性能和几何尺寸等方面的要求("滚动轴承的最佳游隙滚动轴承的游隙有两种，一种是径向游隙，一种是轴向游隙，轴承在制造、检修及运用等不同阶段，上述两种游隙具有不同的数值(%）原始游隙：指轴承在制造厂装配后的游隙，一般在轴承设计过程时确定(!）自由游隙：轴承在自由状态下，测得的间隙，它可以是原始游隙，也可以是经过使用解体后，轴承测量所得的间隙(*）组装游隙：轴承安装到机器上后，测得的游隙称为组装游隙(&）工作游隙：轴承在工作载荷、工作温度等条件下的游隙称为工作游隙(轴承游隙大小会影响轴承的磨损寿命，通常情况下，游隙较小、冲振小、允磨尺寸裕度大，轴承使用寿命长，因此只要工艺条件和运行条件允许，组装时游隙选小一些好(但游隙过小时，适应温升增加的能力下降，容易造成发热、烧损以及更大的附加经济损失(相反，组装时若把游隙选得大一些，不仅会使轴承的磨损寿命相应缩短，如新品轴承游隙每加大"("%11，轴承磨损寿命损失)$.2［*］，而且噪音、振动和动载荷增加，将降低轴承运行的可靠性(在轴承允许的最高工作温度下，使轴承承受规定负载并能保证转动灵活所需具备的最小游隙，即为最佳游隙(球轴承的最佳游隙，是工作游隙趋近于零，而滚子轴承因接触线长，加上组装因素影响，常留有少许游隙（一般取)$%"!1）(#影响因素分析影响轴承游隙的因素很多，情况十分复杂(本文结合&%"型牵引电动机传动轴承的组装和工作条件，重点对轴承工作温度、内圈安装过盈量及载荷作用下变形等#项因素，分析做出估算(%）机械加工精度的影响：考虑机械加工精度不第!*卷第)期!""#年%"月华东交通大学学报34567894:;8<=>?@783@84=470A7@BC6<@=DE49(!*F4()GH=(，!""#同所要预留的游隙，用!!"表示#由于两个零件的组装是随机的，零件存在的圆度、圆柱度等都将影响到轴承的安装，通常按其公差带的"$%考虑即可#&）轴承内圈过盈量的影响：装配过盈量使内圈膨胀，其幅值为安装过盈量的’()*+,，用!!&表示# !!&-轴承内径$内滚道直径.组装过盈量对于过盈量在+#+/(0+#+’(11之间，其值为+#+"0+#+"(11#/）轴承外圈安装条件的影响：外圈与轴承座采用过渡配合，最不利的组装情况是有过盈，此时，它的内径收缩幅值可按’+!的过盈量估算；对于有间隙配合的组装，则要相应减去其配合间隙值"综合两种情况，外圈的过盈比内圈要小，按从严考虑并按照概率论的观点，可取"#&的极值过盈量计算出!$/"由于!$/值不大，因此对使用过的轴承也可不考虑这项因素"%）电机端盖组装过盈量的影响：这是一项难以精确计算的因素，有待通过实验或实测加以完善，这里仅作粗略估计"此过盈配合副，使得机体与端盖都发生与其刚度成反比的变形量"机体的刚度越大，则端盖的变形量占过盈量的比值就会很大，设其为*()2(!，取2+!来进行估算：另一方面端盖的刚度分布也很不均匀，筋板部位的刚度又比轴承室小得多，尺寸各占一半左右，因此变形将主要发生在筋板部位，按*+!来考虑，其余&+!为端盖与体孔配合的过盈量，它转变成轴承室与轴承外圈的过盈量，用!$%表示，有!$%-+"’.2+!.&+!"134-+"’."*!"134式中："134为端盖与体的最大配合过盈量；+"’."*!为折算系数"(）工作温度的影响：轴承温度升至最高工作温度的均衡稳态后，立即打开轴承端盖补测轴承零件的温度，可以获得近似测量结果"长沙机务段实测%&&型机车牵引电动机传动侧轴承，其端盖/%’，内圈滚道为’5’，外圈滚道为(/’，环境温度为&+’；而昆明机务段实测&+%电机传动侧轴承，端盖为("’，内圈与滚子为’(’，外圈滚道为’(’，保持架和轴为(*’，环境温度为&+’"上述结果表明，轴承零件存在着明显温差，这些零件受热膨胀后，会引起轴承工作游隙缩小"对于内圈与滚子受热膨胀量以!$(表示!$(-［"&（(6("）（)*)&(）6&(&（)&)&(）］#式中：(、("、(&分别为轴承内孔径、内滚道直径和滚子直径；)*、)&、&(分别为内圈平均温度、滚子温度和轴承组装时的温度；#为+,$"(钢线膨胀系数（"%."+)’）"外圈随温度升高而膨胀后，会使轴承游隙变大，其膨胀量设为!$’!$’-"&（&6&"）（)$)&(）#其中：&、&"为外径、外滚道直径；)-、&(分别为外圈平均温度和轴承组装时温度；#为+,$"(钢线膨胀系数"’）轴承载荷的影响：当轴承传力零件中心在一条直线上，且和载荷方向一致时，外力引起的变形量最大，沿径向的变形量，可直接构成轴承游隙的增加#滚动轴承的零件都是硬度很高的淬火处理件，塑性变形很小#对于789:)%"+电机装用的%;/&%&’轴承#其游隙增大量值，用!$5表示!$5-./).&/)"%!&式中：.1可以是滚子、内圈或外圈的半径；0为接触斑区的宽度"需注意，选取不同工况计算出变形量值不同，以东风%型机车牵引电动机%;/&%&’轴承为例，机车持续工况总变形量值高达+#"+/11，而在平均负荷工况（%*<1$=）牵引力引起的总变形量值降为+#+5*11#还要合理地确定游隙下限值#负载增加会引起程度不同的游隙增加，它有利于轴承安全运行#从任何工况下都须保持运行安全的原则出发，选取载荷引起的变形量较小的高速轻载工况来考虑#以东风%型机车，若取*+<1$1计算，游隙增大约+#+//0+#+%&11，考虑到电枢轴受力越大，变形量越大，变形角可达/0’>，它将占去相对应的有效轴承游隙，才能保证运行安全，因此习惯上，把载荷引起的游隙增大量值，作为抵消电机轴弯曲偏斜因素的安全储备#一般在综合考虑这项因素时，留取象征性的量值，如+#+"11#!轴承最佳游隙的选择与计算滚动轴承的工作游隙首先应能保证运行安全，其次是获取尽量长的使用寿命#也即在满足安全运行的条件下，工作游隙越小越好的选择原则#一般最佳工作游隙的选择确定，是在考虑上述影响因/&"第(期朱爱华：机车牵引电动机滚动轴承的最佳游隙选择及计算素，再正确把握以下三个方面的需要：!）安全运行原则：工作游隙是安全稳定运行的决定因素，球轴承为"#""$%%，滚子轴承为"#"!%%，是保证在最差运行工况下，不致形成恶性事故，造成重大经济损失的基本条件#&）工作温度#影响工作游隙的主要因素是工作温度，其它因素影响所占比例较少，可不作计算，综合考虑就可#需指出的是工作温度是在特定运行条件下的统计平均值，对于不同地区条件有别，各运用单位，可以根据自己的特定工作环境的平均温度或最高温度，适当缩小游隙#如西方国家把市郊、短途车的轴承游隙定为比干线机车低一档的’(组#(）化简管理原则：订入工艺文件的轴承自由游隙，通常还要考虑测量精度、工具工装、人员技术水平等相关因素，结合实践经验，对计算结果加以化简、圆整、以方便管理和实用，当必要时，可参考国内外同类电机选取轴承游隙值的经验，再适当调整#!结语通过计算分析，)*+,-!"型电机的-.(&-&/轴承游隙自由状态应为"#!"(0"#!(1%%，恰与国家标准’(组游隙规定值相当#上述计算是按!!"2为准得出的，出于铁路安全的特殊重要性，和希望适应更为恶劣的运输工况，需要一定的安全裕度作为储备#由于目前普遍采用锂基润滑脂，人们常把滴点温度按!3"2计算，这样上述结果又需增加"#"&%%，也即必须选择’-组游隙，才能更好地适应铁路牵引动力在功率、速度方面都呈不断提升的趋势#参考文献：［!］龙洙，权中太#铁路机车滚动轴承手册［4］#北京：中国铁道出版社，!55"#［&］吴又南，刘双发#新编滚动轴承应用技术手册［4］#上海：上海科学技术出版社，!55$#［(］王德志#滚动轴承的诊断与维修［4］#北京：中国铁道出版社，!55-#［-］梅宏#滚动轴承振动监测与诊断［4］#北京：机械工业出版社，!55$#［$］6,轴承集团有限公司#滚动轴承与现代带座轴承的选用［4］#北京：机械工业出版社，!553#"#$%&’()*"(+&,+(-%$)$)./-%0(+"+’(1()&’$231(&-%$)4$-$15$++%)67’(1%)689’*%):$&$0$-%;’9<=8>%?#,(（789:’;<=8><8?:?=@A=<BCD9<:E ，F8=G;8=@((""!(，’;<=8）>@9-1(&-：H=:;<9I8ICD ，:D8G:<?=%?:?D D?JJ<=@KC8D<=@?L :;C J?G?%?:<BC <9DC@8DMCM 89:;C CN8%IJC ；8=8JE9C9G;??9C ID<=O G<IJC ，8=M %8<=L8G:?D ?L <=LJPC=GC KC8D<=@C:G ?=?I:<%8J GJC8D8=GC ?L :D8G:<?=%?:?D D?JJ<=@KC8D<=@，:;D?P@;8=8JEQ<=@9E=:;C:<G8JJE :;C GJC8D8=GC ?L :;C D?JJ<=@KC8D<=@<9@?::C=#A’B C$1*9：D?JJ<=@9:?GR ；D?JJ<=@KC8D<=@；?I:<%8J GJC8D8=GC （IJ8E S<=M8@C ）-&!华东交通大学学报&""/年。
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迫札 与控 制 应 用 ２ １，７（ ） ００ ３ ９
研 究与设计 Ｅ Ｃ ＭＡ
采用 人字形 小 齿轮 时 ， 字齿 轮 已轴 向定 位 ， 人 两端 轴承 必须 都为 非 定 位轴 承 ， ＩＥ 动 车异 步 如 Ｃ 牵 引 电机 Ｂ Ｚ ０ ６ Ａ ７９ 。
言， 一般 为 １ ～３ ） 大 大 增 加 了转 子 的 发 热 ， ％ ％ ， 使转 子工 作 温度 可高 达 ２０～ ０ ０ ３ ｉ ｌ ｔ ｃ ｕ ｅ ｅ ｓｍａｎ ｅ ａ ｃ ｆｒ ｉ ｙ ｌ ｃ ｍｏｉｅ ａ ｙ ｃ ｒｎ ｕ ｒｃ ｉｎ ｍｏ ｏ ｏ ｎ ｆ ｓｒ ｃ ：Ｆ ｒａ ｓ ｍｐｅ ｓｒ ｔ ｒ ，ｌｓ ｉ ｔｎ ｎ ｅｏ ａｌ ｏ ｏ ｔ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｔ ｔ ｔ ｒ ｒｏ ｅｏ ｕ ｗａ ｖ ａ ｏ ｆ
车异 步牵 引 电动 机 （ Ｆ Ａ ０ ６ ， 验 时其 转 子 ４ Ｈ ７ ５ Ｃ） 试 温升 就 高达 １ ６ ３Ｋ（ 境 温度 ２ ． ８ ． 环 ８ ７℃ ）３。转 ［ ｊ
研究 与设计 ｌ Ｍ Ａ Ｃ Ｅ
迫 乙 与控 制 应 闭 ２ １ ７（ ） ０￣３ ９
铁 路机 车 异步 牵 引 电动机 的轴 承 结构 设计
李进 泽
（ 中国南车株 洲 电机 有 限公 司，湖 南 株 洲 ４ ０ １ １ ０） ２
摘 要 ：对于结构简单 、 维护量 少的铁路机车异步牵 引电动机来说 ， 为其 关键部件 之一的轴 承往往是 作
用定位轴承， 除承受径向负荷外 ， 还承担电机轴的 轴 向定位 和轴 向 负荷 ， 般 采 用 Ｎ 型 、 Ｕ 一 Ｈ Ｎ Ｐ型 、 Ｎ Ｈ 型 圆柱 滚 子轴 承 ， 向心球 轴 承 ， 可 采 用 Ｕ 或 还
组合 结构 （ 图 ２ Ｔ Ｖ异 步牵 引 电机轴 承结构 ） 见 ，Ｇ 。
电动机 转矩要 大 、 速要 高 ； 一方 面 由于受 到铁 转 另
Ｂｅ ｒｎｇ Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｙ Ｌｏ ｏ ｏ ｉ ｅ Ａｓ ｎ ｈｒ ｎ ｕｓ ａ ｉ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓｇ ｆＲａ ｌ ｗａ ｃ ｍ ｔｖ ｙ ｃ ｏ ｏ
Ｔｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ｏ ａ ｔｏ Ｍ ｔ ｒ
Ｌ ｉ一 ／Ｊｎ
（ Ｓ ｈ ｚｏ ｌ ｔｃＭｏ ｒ ｏ ， ｔ． Ｚ ｕｈｕ４ ２ ０ ，Ｃ ｉａ Ｃ Ｒ Ｚ ｕｈ ｕＥｅ ｒ ｔ ． Ｌｄ ， ｈ ｚｏ １０ １ ｈｎ ） ｃｉ ｏＣ
其 中的一个薄弱点 ， 其运转情况 的好坏在很大程度上直接影 响异步牵引 电动 机的运行可靠性 。因此 ， 电机 在 设计时 ， 须合理设计其轴承结构 ， 必 包括选择合适 的轴承 、 设计 正确 的润滑系统和可靠 的密封结构等。
关 键 词 ： 路机 车 ； 步 牵 引 电 动 机 ； 承 结构 铁 异 轴 中 图分 类 号 ： Ｍ ３３ 文 献 标 志 码 ： 文 章 编 号 ：６ ３ ５ ０ ２ １ ） ９００ － Ｔ ４ Ａ １７ － ４ （０ ０ ０ － ８０ ６ ０ ４
图 １ 两轴承结构 的异步牵引电动机
１ 轴 承 类型及 其布 置
为简化结 构 ， 降低 成本 ， 铁路 机 车牵 引 电机一 般尽 可能地 采用 单 侧 传 动 ， 常采 用 两 轴 承结 构 通 （ 图 １ ， 动端采用较大的 Ｎ 见 ）传 Ｕ型 圆柱 滚 子 轴
薏
图 ２ 非传动端采用组合轴承结构
路 机车 车轮 直径 、 车 轮 内侧距 离 和 机 车下 部 限 两
界 的 限制 ， 求异 步 牵 引 电 动机 体 型 相对 越 来 越 要 小； 同时 ， 变器 供 电又会造 成异 步牵 引电动 机轴 逆
承强振 动 、 高温 升 、 承 电蚀 等不 利影 响。 轴 因此 ， 异步牵 引 电动机设 计 时 ， 必须 充分考 虑 其轴 承 经 常需 承受 高转 速 、 负荷 、 温 升 、 高 高 强振 动等 苛刻运 行条 件 的特 殊性 ， 有针 对 性 地设 计 轴 承结构 ， 采取 相应措施 。 并
０ 引 言
三 相交 流传 动机车 首先必 须满 足 的要 求是 对 于铁路 重载货 运 机 车 能连 续 产 生较 大 的牵 引力 。
对 于铁 路高 速客 运 机 车 ， 级齿 轮 传 动装 置 能 得 一 到较高 的机 车速 度 ， 因此要 求 铁 路 机 车异 步 牵 引
承作 为非定 位轴 承 ， 承受径 向负荷 ； 仅 非传 动端采
ｉｓ ｋ ｙ ｃ ｍ ｐ ｎ ｎ ｓｗａ ｏ ｅ ｆ ｔ ａ ｎ ｓ ｗｅ ｋ ｐｏｎ ． Ｔ ｑ ａ ｉ ｆｉｓ ｆ ｎ ｔｏ ｉ ｇ ａｆｃ ｈ ｒ ｌ ｂ ｉｙ ｏ ｓ ｎ— ｔ ｅ ｏ ｏ ｅ ｔ ｓ ｎ ｏ ｈｅ ｂｅ ｔ ｇ ａ ｉ ｔ ｈｅ ｕ ｌｔ ｏ ｔ ｕ ｃ ｉｎ ｎ ｆｅ ｔｔ ｅ ｅｉ ｌｔ ｆａ ｙ ｉ ｙ ａ ｃ ｒ ｎ ｕ ｒ ｃｉ ｎ ｍ ｏｏ ． Ｓ ｈｅｄｅ ｉｎ ｏ ｈ ａ ｉ ｇ ｓｒ ｔ ｒ ｓ ｅ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｈ ｏ ｏ ｓ ｔａ ｔｏ ｔ ｒ ｏ ｔ ｓｇ ｆｔｅ ｂｅ ｒｎ ｔｕｃｕ ｅ ｍｕ ｔｂ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ，ｉ ｌｄｉｇ ｔ ｅ ｓ ｌｃｉ ｎ ｏ ｕｉａ ｌ ｎｃｕ ｎ ｈ ｅｅ ｔｏ ｆｓ ｔｂ ｅ ｂ ａｉ ｓ，ｌ ｂｒｃ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｓｇ ｃ ｒｅ ｔ ｒｌａ ｌ ｅ ｌｓｒ ｃｕ ｅ ａ ｄ Ｓ ｎ． ｅ ｒｎｇ ｕ ｉ ａｉｎ ｓ ｓｅ ｄｅ ｉｎ ｏ ｒ ｃ ，ｅｉｂ ｅ ｓ ａ ｔ ｔ ｒ ｎ Ｏ ｏ ｕ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ：ｒ ｉｗａ ｏ ｏｍ ｏ ｉ ｅ；ａｓ ｎｃ ｏｎｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｍ ｏｔ ｄ ａ ｌ ｙ ｌｃ ｔｖ ｙ ｈｒ ｕｓｔ ａ ｔｏ ｏｒ；ｂｅ ｒ ｎ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ａ ｉ ｇ ｓｒ ｔ ｒ