雷平振，王金平，李 伟，李继伟，尚朋飞

(中车永济电机有限公司电机基础技术部，陕西 西安 710016)

基金项目：中车重大专项课题（2016CKZ206-6）

作者简介：雷平振(1977—)，男，高级工程师，主要研究方向为电机技术，1102546596@qq.com.

摘要：为了深入地了解机车牵引电机在线运行中所受到的冲击和振动负荷规律，对发生螺栓故障的某型机车开展了机车牵引电机冲击与振动及螺栓应变在线测试，对测得的振动加速度数据进行了筛选并统计出冲击响应峰值和响应时间，对冲击响应归纳冲击响应谱并进行对比分析。通过对比分析可知螺栓所承受的载荷较大。同时，对螺栓上的应变进行分析，进一步验证了螺栓受到较大冲击和螺栓强度偏低是造成螺栓断裂的关键性因素。实测数据的振动量级与GB/T 21563 标准值的对比结果显示，牵引电机振动量级与标准值存在差异，垂向和纵向实测值大于标准值，而横向实测值小于标准值。

关键词：牵引电机；振动测试；随机振动；功率谱密度

中图分类号：U270   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)05-0082-05

国内的电力机车在使用过程中运行线路路况较为复杂，刹车、启动频繁。有鉴于此，牵引电机在定型前，一般都依据相关行业标准（IEC61373—2000）在振动实验台上通过三向冲击加载实验后才定型装车。但某型电力机车的运维数据显示，部分机车牵引电机非传动端端盖抱轴侧螺栓发生了批量疲劳断裂，螺栓的动载荷主要来源于端盖和机座的冲击和振动。为了掌握牵引电机在线路运行时所受到的冲击以及振动状况，本文对某型电力机车开展了整备状态下的振动加速度测试并对数据进行了分析。

1 牵引电机线路测试实验说明

本文测试的线路为机车牵引电机发生螺栓批量故障的运营线路，该线路隧道较多，上坡道较长，最小弯道半径500 m，最大坡道12‰，最长坡道2 500 m，测试时机车限速80 km/h。

机车牵引电机的安装采用滚动抱轴半悬挂方式，牵引电机一端通过鼻型结构固定在转向架构架横梁的支架上；牵引电机另一侧通过螺栓与抱轴固定连接，如图1所示。实验时，在电机传动端轴承位、悬挂以及靠近抱轴侧螺栓断裂端盖和机座上分别布置三向加速度传感器，并且在端盖固定螺栓的螺杆上粘贴应变片。将机车行进方向设为纵向，垂直于机车水平面设为垂向，垂直于垂向和纵向的方向设为横向。数据采集设备采用NI公司的32通道数据采集仪进行实时采集；传感器采用PCB三向振动加速度计，量程为500 g，频响大于7 000 Hz，实验时采样频率设置为10 kHz。

2 牵引电机冲击数据分析

2.1 冲击数据预处理

加速度数据在采集时受到采集系统和不确定因素影响，存在不真实数据。将冲击加速度数据归纳成响应谱前，首先应对加速度数据的有效性进行判断，确认是否存在异常数据。如果存在异常数据，判别异常数据是否可以修正，对于无法修正的数据予以剔除。异常数据处理方法通常有以下2种......