SS3型電力機車抱軸瓦故障分析及防治

摘 要：文章通過對SS3型電力機車抱軸瓦溫度檢測數據診斷、分析，判斷抱軸瓦合金碾片和剝離故障，分析故障產生原因，并提出相應處理和防治措施，避免因抱軸瓦故障造成機車走行部燒軸化瓦惡性故障發生。

關鍵詞：抱軸瓦；故障；診斷；原因分析；故障防治

1 前言

SS3型電力機車在運用過程中經常發生牽引電動機抱軸瓦輾片、溫度高故障，抱軸瓦故障是運用機車主要慣性故障之一，其危害性極大。發生此故障后不僅增加檢修成本和檢修人員的勞動量，而且處理麻煩，嚴重者需要救援，若發現不及時還會造成車軸拉傷，甚至發生燃軸切軸事故，嚴重危及行車安全。本文就如何檢測、判斷抱軸瓦故障，分析發生原因，提出相應抱軸瓦故障處理和防治措施，從而有效地減少或遏制機車燒軸化瓦的惡性故障發生。

2 抱軸瓦故障檢測、分析

一般來講，抱軸瓦在正常工作時溫升相對穩定，當抱軸瓦發生故障后，會引起異常發熱現象，其溫升會遠遠超過正常溫升，所以一般情況下可以通過檢測運行機車抱軸瓦溫度或機車入庫后進行抱軸瓦溫度測量和打檢查孔蓋檢查來進行故障判斷。具體檢測、分析方法如下：

2.1 機車抱軸瓦故障檢測

2.1.1 通過加裝JK00430型機車走行部車載檢測裝置進行實時檢測

為了實時效檢測和掌握抱軸瓦運行狀態，防止抱軸瓦故障發生，現在大部分SS3型電力機車加裝了走行部車載檢測裝置。該監測裝置通過組裝在抱軸油盒上的溫度傳感器對抱軸瓦運行溫度進行實時測量，并將所采集的檢測數據反饋至主機進行分析判斷，在顯示屏顯示相關溫度信息。若檢測溫度超過設定溫度值后將會及時發出報警信息，提示乘務人員進行檢查處理或采取相應措施。同時該檢測裝置可以實現所采集的溫度數據儲存及轉儲功能，以便檢修人員分析。

2.1.2 對入庫機車及時用測溫儀進行抱軸瓦溫度測量，并對溫度較高的抱軸瓦打開檢查孔蓋檢查，重點檢查抱軸瓦有無合金碾片現象。

2.2 機車抱軸瓦故障分析

2.2.1 做好走行部車載檢測裝置數據下載工作

為了了解和掌握抱軸瓦運行情況，機務段需要安排專人對運用回段機車的JK00430走行部車載檢測裝置所采集的數據及時進行下載，由專人使用地面數據分析軟件進行數據分析，對抱軸瓦溫升高、溫升異常的機車抱軸瓦通知檢修人員進行重點檢查，發現有合金碾片、熔化及剝離現象時及時檢修或安排落修更換，切實保證機車運用質量。

2.2.2 做好走行部車載檢測裝置下載數據的分析工作

數據分析主要通過打開分析軟件主菜單中的溫度趨勢菜單后，在多記錄作圖二級菜單下選取同位溫度對比選項，來觀察分析全車6根軸溫度變化趨勢。抱軸瓦溫度由各軸3、4位傳感器采集顯示，通過觀察3、4位溫度曲線，分析判斷抱軸瓦是否存在故障現象。具體分析如下：

第一，通過觀察溫度曲線是否存在某一軸位溫度偏高，溫差大現象。如附圖1所示黃色曲線運行在其它五根曲線的上方，與同位其它軸位溫度相比溫差達10度以上，表明該顏色所顯示軸位的抱軸瓦溫度值偏高，抱軸瓦存在故障現象。

圖1 抱軸瓦故障波形圖

第二，通過觀察溫度曲線是否存在多個明顯的凸起或尖峰曲線。若存在明顯的凸起或尖峰曲線（如附圖2所示），也表明此軸位抱軸瓦存在故障。附圖2所示棕色曲線反映出在6月24日運行中發生抱軸瓦溫度突然升高現象，表明該顏色所顯示軸位的抱軸瓦存在故障。

圖2 抱軸瓦故障波形圖

第三，通過查詢報警數據瀏覽菜單判斷是否存在報警故障。如附圖3所示，我們通過查詢報警數據瀏覽菜單，發現報警數據瀏覽頁面中存在報警信息，顯示出具體的報警時間、軸號、軸位、溫度值及報警內容等信息，我們通過分析這些信息來判斷故障處所，進行相應故障處理。

通過分析溫度曲線和瀏覽報警記錄，我們就可以方便的判斷出機車抱軸瓦是否存在故障。若存在上述所例舉的故障波形或故障報警記錄，我們就需要通知檢修人員落修相應軸位抱軸瓦。落修后我們會發現這些抱軸瓦通常均存在剝離、掉快等故障。附圖4所示抱軸瓦就是通過溫度曲線分析后落修的故障抱軸瓦，其上瓦發生嚴重剝離現象。該機車若繼續運行將會導致車軸拉傷，甚至會發生燃軸現象。

圖4 機車故障抱軸瓦

3 抱軸瓦故障原因分析

隨著機車走行公里不斷增加，抱軸瓦合金會逐漸磨損，其徑向間隙逐漸變大，若超過一定值后將會造成油潤不良，沖擊加劇，引起抱軸瓦損壞。通過對落修的大量故障抱軸瓦和中修機車互換下車抱軸瓦統計分析，認為其產生原因主要表現在以下幾個方面：

3.1 抱軸瓦生產質量不高，掛瓦工藝執行不好

一些抱軸瓦生產單位由于生產工藝執行不好，產品質量不高，常常發生抱軸瓦澆注合金強度不高，合金粘結不牢現象，裝車后短時間內就發生合金層剝離、脫落故障。通過對機車抱軸瓦故障落修情況統計分析，故障抱軸瓦主要集中在一兩個生產廠家，且再生抱軸瓦故障率較高，這反應出這些廠家抱軸瓦生產質量不高，掛瓦工藝執行不好，作業過程問題較多，存在諸如未嚴格按規定的比例配置合金各成份含量，瓦體清潔度差、烘干不徹底，澆注量不均勻等質量問題，導致抱軸瓦運用短時間內發生剝離、脫離等不良質量問題。

3.2 抱軸瓦長時間使用，造成疲勞損壞

通過對落修故障抱軸瓦統計分析，使用年限超過5年以上的抱軸瓦約占75%之多。抱軸瓦合金剝離、脫落故障首先發生在上瓦體的上邊緣，逐漸向下發展，敲擊這部分故障抱軸瓦，粘結力明顯下降，容易發生剝離、脫落現象。因為抱軸瓦上邊緣處承受載荷最大，且油膜較薄，長時間使用后在交變載荷作用下將會發生疲勞破壞。

3.3 抱軸瓦組裝質量不高

3.3.1 檢修過程中抱軸瓦鏇修和刮瓦質量差，導致抱軸瓦發生碾瓦故障。若抱軸瓦鏇修和刮瓦質量不高時，將會造成軸瓦與抱軸頸接觸不好，導致軸瓦局部受力增大，發生碾片、剝離現象。

3.3.2 抱軸瓦與抱軸頸的徑向間隙不符合限度規定。若間隙過小，將會造成潤滑不良，油膜難以形成，容易發生碾瓦故障。若間隙過大，將會造成沖擊增大，油膜也不容易形成，也會造成軸瓦剝離、脫落故障發生。

3.3.3 抱軸瓦測量不規范，測量存在誤差。測量時沒有用專用卡具固定上、下瓦，沒有使用Φ225mm內、外徑千分尺測量相應抱軸瓦及抱軸頸尺寸，導致所選配的抱軸瓦與抱軸頸的實際徑向間隙超過規定尺寸限度。

3.3.4 抱軸瓦與抱軸頸接觸不好，接觸觸面積不夠。在抱軸瓦組裝前沒將軸瓦用與之相應的抱軸頸進行研磨，存在接觸面積小于70%情況，這樣容易導致抱軸瓦局部應力集中而發生破壞。

3.3.5 抱軸瓦鍵的尺寸不符合要求。若抱軸瓦鍵組裝時達不到規定要求，容易造成抱軸瓦松曠和活動，引起沖擊破壞。

3.3.6 毛線刷組裝工藝落實不好，抱軸瓦潤滑不良導致發生故障。抱軸瓦組裝時若存在集油器毛線與抱軸頸接觸不良，刷架及彈簧存在組裝不到位，彈簧彈力不符合要求，毛線卡裝入量不足時，將不能在抱軸瓦與軸頸間形成良好油膜，抱軸瓦潤滑狀況惡化，溫度升高發生故障。

3.3.7 集油器毛線質量差，新毛線裝車前浸泡時間不足。集油器毛線質量的好壞直接影響集油器吸油、儲油能力，影響抱軸頸潤滑。若毛線質量差，容易造成吸油性能不好，抱軸頸潤滑不良。集油器新毛線裝車前浸泡時間不少于24小時，若浸泡時間短時，同樣不能在抱軸瓦與軸頸間形成良好油膜而發生故障。

3.3.8 抱軸箱及抱軸油臟。機車運用過程中，若不及時清理抱軸油盒上部沙塵，抱軸油盒蓋密封不嚴，將會導致油箱內進塵、積垢，影響潤滑效果，導致抱軸瓦故障。

3.3.9 抱軸箱裂漏，兩側油室油位不符合標準。在運行過程中，若抱軸箱裂損、泄漏，將會造成抱軸箱缺油，導致毛線吸油作用惡化，不能很好地向軸頸供油，造成抱軸瓦與抱軸頸之間產生干磨擦，且摩擦產生熱量不能通過抱軸油帶走，溫度不斷升高，導致發生抱軸瓦燒損故障。

3.3.10 機車輪對電機組組裝完畢后未按規定要求進行抱軸瓦磨合試驗，不能及時發現問題，裝車后發生故障。

3.4 牽引電機體孔變形，造成組裝后同軸抱軸瓦配合不良

當電機體孔變形量大時，造成抱軸瓦瓦背與瓦座接觸不好，在組裝應力作用下，使軸瓦與抱軸頸接觸不均勻，存在點接觸現象，導致抱軸瓦油潤不良，合金層局部受力增大，應力集中，發生碾片、剝離現象。

3.5 車軸抱軸頸的加工質量差，光潔度不夠，抱軸頸圓柱度超限

車軸抱軸頸的加工質量差，光潔度不夠時，將會加速抱軸瓦非正常磨損；抱軸頸圓柱度超限會造成抱軸瓦沖擊和局部間隙不足，潤滑不良，發生抱軸瓦故障。

4 抱軸瓦故障處理和防治措施

針對抱軸瓦故障產生原因，經過認真分析研究，采取以下措施來處理和防止抱軸瓦惡性故障發生。

4.1 加強日常檢查、監測和分析工作

一方面機務段要認真做好運用回段機車JK00430型走行部車載檢測裝置數據下載、數據分析工作，對抱軸瓦溫度曲線異常、存在報警現象的機車軸位的抱軸瓦，安排檢修人員進行重點檢查，發現有合金碾片、熔化及剝離面積現象及時聯系落修更換，保證故障升級或擴大。另一方面，要求專檢人員認真檢查抱軸油盒蓋及抱軸瓦油位，發現密封不良、油位偏低時及時整修和補油，保證油脂清潔、潤滑正常。

4.2 選擇質量可靠、信譽高的生產廠家生產的抱軸瓦，盡量避免使用再生瓦。

4.3 嚴格落實抱軸瓦檢修、組裝工藝

4.3.1 機車抱軸瓦組裝前應在專用鏜床上進行鏜瓦作業，消除電機抱軸瓦孔變形影響，使抱軸瓦與抱軸頸同軸間隙及徑向間隙符合規程要求，切實保證潤滑狀況良好。

4.3.2 沒有條件進行鏜瓦作業需要鏇修抱軸瓦時，抱軸瓦須組裝在專用卡具上進行加工，嚴格控制加工尺寸和加工精度，保證配合間隙達到規程要求。抱軸瓦加工后要按照刮瓦工藝要求掛削油槽及擴大部，做好與抱軸頸研磨工作，檢測接觸情況，保證接觸面積小于70%。

4.3.3 認真做好抱軸瓦及鍵的尺寸測量工作，保證抱軸瓦與抱軸頸的配合間隙符合檢修規程要求。

4.3.4嚴格控制毛線質量及毛線刷架組裝質量，保證毛線浸泡時間，按照規定油位給兩側油室注油，保證抱軸瓦油潤良好。

4.3.5 認真進行抱軸瓦磨合試驗，保證磨合轉速、磨合時間，測量抱軸瓦溫升符合規定要求。

4.3.6 檢查抱軸承合口及油盒體，不得有裂損、滲漏現象。

4.3.7 加強抱軸油盒蓋密封狀態檢查及周圍保潔工作，防止塵土進入抱軸油盒。

5 結束語

我們通過加強抱軸瓦日常檢修、保養工作，嚴格落實檢修規程、檢修工藝，防治抱軸瓦故障發生；通過加強對抱軸瓦運行溫度檢測分析，及時發現運用機車抱軸瓦故障，及時進行整修或落修處理，防止抱軸瓦故障擴大化。通過這兩條途徑，雖然在防治機車抱軸瓦故障，降低落修率方面及防止燒軸化瓦惡性故障發生方面取得了一定成績和經驗，為機車運用安全做出了貢獻。但還存在一些不足，如不能對抱軸瓦合金粘接情況進行有效檢測，不能掌握抱軸瓦疲勞故障發生周期等問題，還需在今后進行進一步的分析研究。

參考文獻

[1]劉友梅.韶山3型4000系電力機車[M].中國鐵道出版社，1996.