關于電力機車驅動系統問題的分析

尹巧靈 李江濤

(鄭州工業安全職業學院，河南 鄭州 451192)

電力機車的轉向架是機車車輛走行部的零部件和裝置組裝而成的獨立部件，起支承車體、轉向和制動的作用。經實地調查在機車運行故障中有關轉向架故障占很大比例，下表是在參觀學習期間摘錄的HXD1C機車在段使用維修中有關轉向架的故障情況處理等數據。

轉向架在段故障處理信息摘錄

由上表數據分析發現:關于轉向架運行的故障問題，主要集中在轉向架的齒輪箱、牽引電機等驅動系統方面。結合在段的實際學習，總結出關于轉向架的驅動系統問題主要體現在以下幾個方面:

(1)電機軸抱死—電機軸承損壞，導致電機輸出軸無法轉動，出現“機破”事故。

(2)電機異音—電機樞軸軸承或電機樞軸支架故障，導致電機樞軸徑向間隙不均。

(3)齒輪嚙合不良—齒輪嚙合間隙發生變動，導致大小齒輪嚙合不良。

(4)齒輪箱漏油—齒輪箱合口漏油;齒輪箱體滲油;齒輪箱油口處漏油。

分析以上驅動系統問題的最初原因都和電機樞軸軸承磨耗、損壞，電機樞軸支架故障有關。

1 驅動系統問題在段檢查手段

①齒輪箱漏油和油質檢測:漏油檢測主要通過目測、棉布擦拭來判斷，通過觀察齒輪箱體外側和齒輪箱上下箱體合口面及箱體與抱軸軸承外圈合口面，觀測齒輪箱漏油情況

②驅動系統運轉故障檢測:機車出段前，都要經過“頂輪試驗”，判斷機車各位的驅動系統能否正常運轉，提前排除故障。它的原理是通過液壓千斤頂支撐于兩側軸箱，將輪對頂離鋼軌，將傳感器分別貼在電機、齒輪箱、兩側軸箱，連接數據采集器和電腦，控制機車開啟相應位的輪對電機，并依據試驗規程劃分幾個速度段，讓輪對空轉。通過傳感器和采集軟件獲得相關數據并進行后續分析，其原理如圖1所示。

圖1 “頂輪試驗”原理圖

通過“頂輪試驗”，機車驅動系統運轉發出轟鳴聲，段內師傅憑經驗就能大體判斷電機是否正常運轉、大小齒輪嚙合是否良好，并給出后續的處理意見。

2 驅動系統問題主要現象及原因分析

2.1 齒輪箱漏油

齒輪箱漏油，主要指合口處漏油、箱體滲油、齒輪箱油口處漏油。

①合口處漏油。合口處漏油主要有以下兩個原因造成:

1 )齒輪箱尺寸偏差較大。由于制造工藝等原因造成上下兩箱體結合面不在同一平面內;齒輪箱合口領圈同抱軸承外圈不同心，制造尺寸偏差較大。造成上下箱體合口面及箱體/抱軸承外圈合口處產生間隙而漏油。

2 )現場安裝操作問題。安裝過程中箱體合口面清理不徹底，細小砂粒、毛刺、鋁屑等雜志直接影響箱體密封效果，現場臟亂差的環境也影響安裝質量;不按照工藝要求安裝。比如厭氧膠涂抹后超過15分鐘后安裝，齒輪箱箱體合箱后螺栓未按順序緊固，造成螺栓受力不均。

②箱體滲油。箱體滲油主要指隨著箱體振動和承壓后逐漸顯露出來的鑄造缺陷，主要包括砂眼、裂紋，沙眼隨著振動逐漸演變為細小裂紋。在負壓的作用下，齒輪油沿著裂紋滲漏出來。

③齒輪箱油口處漏油。齒輪箱油口處漏油，表現為注油堵、放油堵、回油孔處滲油。主要是由于密封墊發生變形、損壞，進而導致油堵松動而漏油。

2.2 齒輪箱油黑/臟

齒輪箱潤滑油在正常運行下，通常在15，000～30，000公里之間進行換油，實際情況中，很多齒輪箱換油里程數都小于規定里程。主要原因是齒輪箱在運行中隨著振動和在潤滑油的腐蝕下，箱體內表面金屬層脫落融在潤滑油中，導致油內雜質多，表現為黑/臟。

2.3 驅動系統異音

驅動系統異音原因主要集中在下列方面:電機本身問題，電機樞軸軸承磨耗、損壞，電機樞軸軸承支架問題，大小齒輪嚙合間隙大，小齒輪下垂，齒輪嚙合齒面受力不均等。各種原因導致的大小齒輪嚙合不良。

眾多原因分析，段內出現驅動系統問題的機車大部分集中于某一批生產的齒輪箱上，這也從實際充分說明了驅動系統問題是一個復雜的多部件耦合問題。

同時當機車通過曲線時，電機的擺動，導致大小齒輪軸線不平行，導致嚙合應力不均衡，造成小齒輪沿齒面線磨耗不均，嚙合應力又反過來作用于電機樞軸軸承和軸承支架，造成軸承磨耗異常、軸承支架損壞。久之，導致驅動系統異音現象。

3 驅動系統問題的常規解決手段

3.1 齒輪箱漏油

①合口處漏油:齒輪箱合口處漏油分為輕微滲油、滲油較嚴重、嚴重漏油三個級別，對于不同情況處理方式也不同。

1 )輕微滲油。將滲油處清理干凈，觀察一兩趟，確認滲油嚴重性。

2 )滲油較嚴重。在不拆卸齒輪箱的情況下，用專用清潔劑徹底清理齒輪箱合口縫處，對滲油合口縫處補膠處理。

3 )嚴重漏油。嚴重漏油就必須拆裝齒輪箱，其處理流程如下:拆卸下箱蓋—＞清理貼合面(上箱/下箱，下箱/抱軸箱)—＞打膠處理—＞安裝下箱蓋。

②箱體滲油:輕微滲油時，清理干凈滲油處后，用金屬粘結劑修補，滲油嚴重時，必須更換齒輪箱。

③齒輪箱油口處滲油:依據不同情況，常用的措施有加螺紋膠緊固油堵、更換密封墊、更換油堵。

3.2 齒輪箱油黑/臟

通常更換齒輪箱潤滑油，若發現齒輪箱內箱體脫落嚴重，需更換齒輪箱處理。

3.3 驅動系統異音

驅動系統異音是一個多部件運動過程耦合的復雜問題，由于小齒輪采用齒輪軸形式，與電機樞軸采用內錐式的過盈配合，相對來講小齒輪和電機是一個整體。因此無論小齒輪擦傷，還是電機本身樞軸軸承損壞、樞軸徑向間隙不均等問題，在段內維修統一按照更換電機來處理。

4 改善措施及手段

針對段內機車實際運行中出現的故障，結合企業實際，提出以下改善措施:

1 )加強外購/外協件的質量檢測，確保采購質量。

2 )齒輪箱裝配嚴格參照裝配工藝流程，杜絕由裝配過程導致的漏油事故。

3 )考慮到電機樞軸軸承的重要性，改善軸承的運行環境，可在小齒輪和電機之間加裝潤滑油過濾裝置。

5 總結

初步分析了機車實際運行中出現的有關轉向架驅動系統方面問題，結合在段的學習和機車公司實際狀況，給出了針對性的改善措施和手段。為以后自己的工作增加了更多實踐知識的積累。

［1］柳宇剛.牽引傳動裝置［M］.北京:中國鐵道出版社，1985.

［2］卡爾·薩克斯.電傳動機車轉向架結構與原理［M］.北京:中國鐵道出版社，1988.