【TB铁路运输标准】 机车车辆轴承台架试验方法第2部分:牵引电机滚动轴承

ICS45.060.10
中华人民共和国铁道行业标准
TB/T3017.2-2016
机车车辆轴承台架试验方法
第2部分：牵引电机滚动轴承
Testing-methods on test machine for rolling bearing of locomotive and rolling stock-Part 2 : Traction motors rolling bearing2016-05-26发布
国家铁路局
2016-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义
试验条件和装置
试验方法
6试验过程中的测量与检查
试验后检查
附录A（规范性附录）
附录B（规范性附录）
参考文献
试验机原理
试验工况示意图
TB/T3017.2—2016
TB/T3017《机车车辆轴承台架试验方法》分为四个部分：第1部分：轴箱滚动轴承；
第2部分：牵引电机滚动轴承；
一第3部分：抱轴箱滚动轴承；
第4部分：主发电机滚动轴承。
本部分为TB/T3017的第2部分。
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本部分由铁道行业内燃机车标准化技术委员会提出并归口。TB/T3017.2—2016
本部分由中车大连机车研究所有限公司负责起草，中车大同电力机车有限公司、中车永济电机有限公司、中车株洲电机有限公司参加起草。本部分主要起草人：周晴、张宗峰、姚银、孟语灵、郭四洲、张建平。Ⅲ
TB/T3017.2-2016
机车车辆轴承台架试验方法第2部分：牵引电机滚动轴承1范围
本部分规定了铁路机车、动车组用牵引电动机滚动轴承（以下简称“牵引电机轴承\）的术语和定义，试验条件和装置，试验方法，试验过程中的测量与检查，试验后检查。本部分适用于牵引电机轴承在接近于实际运用载荷、速度和环境温度条件下运转能力的检验。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T260石油产品水分测定法
石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法GB/T265
GB/T269
润滑脂和石油脂锥人度测定法
试验机通用技术要求
GB/T2611
润滑脂滴点测定法
GB/T4929
滚动轴承额定动载荷和额定寿命GB/T6391
GB/T7304石油产品酸值的测定电位滴定法NB/SH/T0324润滑脂分油的测定锥网法TB/T3017.1-2016机车车辆轴承台架试验方法第1部分：轴箱滚动轴承3术语和定义
TB/T3017.12016界定的术语和定义适用于本文件。4试验条件和装置
4.1试验机的基本要求
4.1.1试验机主要包括的装置（见附录A)应满足GB/T2611的有关规定并符合本部分要求。4.1.2试验机主轴及轴承箱体和试验轴承的配合应与牵引电机设计一致。其中安装有经过检验的滚动轴承、采用与运用一致的润滑油或润滑脂。轴承的组装应符合相关技术文件的要求。4.1.3试验机应能模拟牵引电机输出齿轮、转子在机车运行各工况下产生的径向力和轴向力。试验机的布置及测量点的位置应符合图A.1、图A.2。4.2驱动装置
试验机驱动装置应能驱动试验主轴从0~1.2倍的牵引电机最高转速范围内以任意转速转动。试验机应能按一定速度谱进行自动运行。4.3施加力的装置
试验机应具备模拟齿轮传动、转子运转产生的径向力和轴向力的功能。齿轮侧径向加载装置可以模拟齿轮传动产生的径向力，方向预先固定，大小可以变化。转子侧径向加载装置可以模拟转子运转产生的径向力，方向预先固定，大小不变。轴向加载装置可以模拟齿轮传动、转子运转产生的轴向力，方向预先固定，大小可以变化。TB/T3017.2—2016
4.4通风装置
试验机的通风装置应具有15000㎡/h的通风能力。在靠近试验轴承箱处测量的风速应为8m/s~10m/s
4.5其他装置
试验机应具有保证被试验轴承充分润滑的辅助系统以及第6章规定测量所需的各种装置。5试验方法
5.1力的计算
5.1.1牵引电机支承受力图
牵引电机轴承受力分析模型见图1。齿轮驱动作用点
非传动端轴承
5.1.2牵引电机输出齿轮产生的力F#特子
Fh静子
Fa验子
传动端轴承
Fi小齿轮
Fu小香轮
电机轴
图1牵引电机支承受力图
5.1.2.1牵引电机输出齿轮产生的径向力F牵引电机输出齿轮产生的径向力按公式（1）~公式（7）计算。M=1000FDZ/2z
式中：
电机轴输出扭矩，单位为牛顿米（N·m）；F—一机车轮对在相应速度下产生的牵引力，单位为千牛（kN）：D车轮半磨耗直径，单位为米（m）；z_
一牵引小齿轮齿数；
式中：
牵引大齿轮齿数。
F=2M/D
牵引电机输出齿轮受到的圆周力，单位为千牛（kN）；牵引小齿轮节圆直径，单位为毫米（mm）。F,=Ftana,/cosp
式中：
牵引电机输出齿轮受到的径向力，单位为千牛（kN）：Q
牵引电机输出齿轮的压力角，单位为度（°）；β——牵引齿轮螺旋角，单位为度（°)。2
Fv小轮
式中：
F小幽验
m小齿轮
C.小齿轮
式中：
Fh小齿验
@h小哲瀚
式中：
F4小齿鞍
a小齿轮
式中：
Fa小脂轮=m小齿轮 Ga小齿排/1 000-小齿轮受冲击加速度产生的轴向力，单位为于牛（kN)；小齿轮的质量，单位为千克（kg）：TB/T3017.22016
-小齿轮的轴向冲击加速度，推荐αa小替轻≤0.5g，单位为米每二次方秒（m/s\）。Fh小街轮=m小街轻h小齿轻/1000.....(5)
小齿轮受冲击加速度产生的纵向力，单位为千牛（kN）小齿轮的纵向冲击加速度，推荐ah小齿辑≤0.5g，单位为米每二次方秒（m/s）。F、小齿轮=m小指格w小齿轻/1000(6)
小齿轮受冲击加速度产生的垂向力，单位为千牛（kN）；小齿轮的垂向冲击加速度，推荐a小盘轮≤2.5g，单位为米每二次方秒（m/s）。F-［（Fcos-F,sing+F小肾轻）\+（F,sing+F,coso+Fh小摇轮）\/2（7)
模拟牵引电机输出齿轮作用于轴心的径向力（为试验时施加的径向力），单位为千牛(kN);
齿轮中心连线与机车前进方向的夹角，单位为度（°）。5.1.2.2率牵引电机输出齿轮产生的轴向力F步牵引电机输出齿轮产生的轴向力按公式（8）计算。F齿=F,tanβ
式中：
-牵引电机输出齿轮产生的轴向力，单位为千牛（N）。5.1.3牵引电机转子产生的力
5.1.3.1牵引电机转子产生的径向力F转子牵引电机转子产生的径向力按公式（9）～公式（11)计算。Fb转于=m子转子/1000
式中：
Fh转子
m转子此内容来自标准下载网
a转子
式中：
F转子
a转子
式中：
F酵于
牵引电机转子产生的纵向力，单位为千牛（kN）：牵引电机转子的质量，单位为千克（kg）；牵引电机转子的纵向加速度，推荐ah载子≤0.5g，单位为米每二次方秒（m/s\）。F+轴子=m转子%转子/1000
牵引电机转子产生的垂向力，单位为千牛（kN）：牵引电机转子的垂向加速度，推荐a特子≤2.5g，单位为米每二次方秒（m/s）。F较子=Fh转子2+（Fx较于+T)]1/2牵引电机转子产生的径向力，单位为千牛（kN)；牵引电机转子产生的单边磁力，单位为千牛（kN）。牵引电机转子产生的单边磁力按1倍转子质量计算或由供需双方协商确定。5.1.3.2牵引电机转子产生的轴向力F转子牵引电机转子产生的轴向力按公式（12)计算。(8)
（10）
（11)
TB/T3017.2—2016
式中：
F转子
aa转子
F转子=m转子&转子/1000
牵引电机转子产生的轴向力，单位为干牛（kN）：牵引电机转子的轴向加速度，推荐α转子≤0.5g，单位为米每二次方秒（m/s\）。5.1.3.3轴承试验时施加的轴向力F轴承试验时施加的轴向力按公式(13)计算。F。=F+Fu转子+Fu小齿轮
式中：
F一牵引电机轴承试验时施加的轴向力，单位为千牛（kN）。5.2试验循环
5.2.1基本要求
（12）
5.2.1.1重复5.2.2或5.2.3试验循环中的一种循环（见附录B中的示意图，其特别示明了单向行程）。模拟齿轮力的方向应随转动方向改变而变化为相反的方向，模拟转子轴向力应周期性交替变化。
5.2.1.2在下列试验循环中，各速度段在变换调整速度时，模拟车速的加减速度应在0.1m/s2~0.5m/之间
5.2.1.3试验时轴承转速n按公式（14）计算。1000mz
=60元*
式中：
n—试验时牵引电机轴承转速，单位为转每分（r/min）；试验时轴承转速对应的试验速度，单位为千米每小时（km/h）。（14）
5.2.1.4模拟转子轴向力以0.1Hz的频率变化。在每个方向施加力的持续时间为5s（见附录B）。5.2.1.5如果使用某一规定直径的车轮而计算的假想速度低于50km/h（启动、减速和停车期间），则不施加转子产生的轴向力。
5.2.28h试验循环
对车速m≤200km/h的机车、动车，采用8h试验循环（见图B.1）：-3h50min向一个方向转动，停止转动10min，在停止期间不通风；-3h50min向另一个方向转动，停止转动10min，在停止期间不通风；其中各速度段运行时间按表B.1。8h试验循环的车速、齿轮力、转子力变化规律见图B.1。模拟里程按公式（15)计算。S,=lkgUmax
式中：
S——8h试验循环模拟运行里程，单位为千米（km）；一机车或动车最高运行速度，单位为千米每小时（km/h）：kg—8h试验循环的时间参数，折合为5.54h。5.2.34h试验循环
对车速max>200km/h的机车、动车，采用4h试验循环（见图B.2）：-1h45min向一个方向转动，停止转动15min，在停止期间不通风；-1h45min向另一个方向转动，停止转动15min，在停止期间不通风；其中各速度段运行时间按表B.2。4h试验循环的车速、齿轮力、转子力变化规律见图B.2。模拟里程按公式（16）计算。S4=hgemx
·(15)
（16)
式中：
S.—4h试验循环模拟运行里程，单位为千米（km）；4h试验循环的时间参数，折合为2.767h。k
5.3热试验方法
TB/T3017.2—2016
对于m≤200km/h的机车、动车，牵引电机轴承热试验总里程不少于4.5×10*km；试验循环的车速、齿轮力、转子力变化规律见图B.1。对于m>200km/h的机车、动车，牵引电机轴承热试验总里程不少于10×10*km；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1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。
式中：
①有数
?环境
有效=em盘-（0环境-20℃）
（17)
有效温度，单位为摄氏度（℃）；试验台各测点测得的实际温度，单位为摄氏度（℃）：在试验室测得的环境温度，单位为摄氏度（℃C）。表1牵引电机轴承热试验有效温度要求试验项目
在20℃的环境温度下，每个单向行程过程中负荷区内轴承的最高温度在20℃的环境温度下，每个单向行程过程中轴承箱发热探测器观测区内的最高温度5.4耐久试验方法
5.4.1风险分析
需按以下步骤进行风险分析：
a）按公式（18)计算轴承的参考转速n，，其中轴承结构系数A按表2取值。n,=2A/(d+D)
式中：
轴承参考转速，单位为转每分（r/min）；轴承结构系数，单位为毫米转每分（mm\r/min）；轴承公称内径，单位为毫米（mm）；轴承公称外径，单位为毫米（mm）。表2轴承结构系数表
轴承结构
单列短圆柱滚子轴承
单列四点角接触球轴承
单列深沟球轴承
单列圆锥滚子轴承
双列圆锥滚子轴承
调心球轴承
调心滚子轴承
油润滑
53×104
48×10%
60×10*
38×104
28×104
48×104
34×10*
系数A
有效温度
100℃
脂润滑
43×10*
36×10
48×10*
30×10
22×104
38×10
28×10*
TB/T3017.2—2016
按GB/T6391计算轴承的额定动负荷C，和当量动负荷P，单位为千牛（kN）。b)
如轴承运用的实际车速x>200km/h，或者轴承在车速为最高速度时的转速n大于轴承参考转速n.，或者C,/P<10，轴承运用具有高度风险，应进行耐久试验验证。5.4.2耐久试验要求
对于m≤200km/h的机车、动车，牵引电机轴承耐久试验总里程不少于60×10″km；试验循环的车速、齿轮力、转子力变化规律见图B.1。对于m>200km/h的机车、动车，牵引电机轴承耐久试验总里程不少于80×10km；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。
表3牵引电机轴承耐久试验有效温度要求试验项目
环境温度为20℃，在前20个基本走行里程期间测量的负荷区内的液动轴承的最高温度
环境温度为20℃，在每个基本走行里程期间（前20个基本走行里程除外)测量的负荷区内的滚动轴承的最高温度环境温度为20℃，在前20个基本走行里程期间，在发热轴承箱探测器(DBC)的观测区内的最高温度环境温度为20℃，在每个基本走行里程期间（前20个基本走行里程除外），在发热轴承箱探测器（DBC)的观测区内的最高温度6试验过程中的测量与检查
6.1试验过程中，主要测量的温度点如下：100℃
有效温度
对于至多1%的基本走行里程，最高温度允许在90℃~100℃之间
≤70℃
对于至多1%的基本走行里程，最高温度允许在70℃~80℃之间
负荷区（ZC)的轴承温度：通过-个与轴承外圈相接触的热电偶或其他测量方式对轴承外圈a）
温度进行测量；
观测区（ZV）的温度：通过安装在轴承箱体上的-个热电偶或其他测量方式进行测量；b）
环境温度（AMB）：在空气流中通过热电偶或其他测量方式进行测量；c）
d）测量轴承箱体负荷区和观测区的温度瞬时偏差。6.2每隔1min记录一次温度值。
试验后检查
7.1热试验后检查
检查并记录滚子和套圈是否存在目视可见的鳞状脱落、卡住、发热变色、掉块等现象，保持架是否存在断裂、裂纹、变形或异常磨损等现象：润滑脂是否泄漏，颜色、气味、外观上是否异常。7.2耐久试验后检查
7.2.1外观检查
检查并记录滚子和套圈是否存在目视可见的鳞状脱落、卡住、发热变色，掉块等现象，保持架是否存在断裂、裂纹、变形或异常磨损等现象：润滑脂是否泄漏，颜色、气味、外观上是否异常。6
理化检验
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对于油润滑的轴承，检测油中铁含量；对于脂润滑的轴承，检测轴承滚道附近的润滑脂中铁含量。对于采用铜保持架的油润滑轴承，检测油中铜含量。采用铜保持架的脂润滑轴承，检测轴承滚道附近的润滑脂中铜含量。
铁含量、铜含量的检测方法由试验双方确定。轴承经耐久试验后，应检测润滑剂的理化性能。检测项点及方法见表4和表5。表4润滑脂耐久试验后理化检测
锥人度
水含量
分油性
运动黏度
水含量
表5润滑油耐久试验后理化检测
mgKOH/g
检测方法
GB/T269
GB/T4929
GB/T260
NB/SH/T0324
检测方法
GB/T265
GB/T7304
GB/T260
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试验机原理见图A.1、图A.2、图A.3。附录A
（规范性附录）
试验机原理
通风机（流量15000m/h）
模拟齿轮轴向力F
ZC：第荷区
ZV第观察区
AMB：第i风扇环境间题
说明：
模拟转子轴向力F线
模拟齿轮力的加载轴承的中心点与试验轴承中心点的距离，单位为毫米(mm)；两试验轴承中心点的距离，单位为毫米（mm)；模拟转子径向力和轴向力的加载轴承的中间点与试验轴承的作用点，单位为毫米（mm）；试验轴承1负荷区温度，单位为摄氏度（℃）；试验轴承2负荷区温度，单位为摄氏度（℃）；试验轴承3负荷区温度，单位为摄氏度（℃）；试验轴承1观察区温度，单位为摄氏度（℃）；试验轴承2观察区温度，单位为摄氏度（℃）：冷却风扇1下测量点的温度，单位为摄氏度(℃)；冷却风扇2下测量点的温度，单位为摄氏度（℃）。悬臂染齿轮传动牵引电机轴承试验机原理图图A.1
驱动装置
说明：
模拟齿轮轴向力F。
模拟转子轴向力F特子
试验轴承3观察区温度，单位为摄氏度（℃）。图A.2
简支梁齿轮传动牵引电机轴承试验机原理图L2
模拟转子轴向力F.特子
TB/T3017.2—2016
驱动装置
驱动装置
图A.3联轴节传动牵引电机轴承试验机原理图9
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