東風4DD內燃機滾動軸承故障分析及防范措施

張斌

[摘要]結合我國鐵路貨車內燃機故障現狀的了解，內燃機滾動軸承是內燃機車走行部分的關鍵部件。一旦軸承發生故障后，因不能旋轉將可能造成機破。通過正科學分析當前鐵路內燃機滾動軸承的故障現象，并對常見故障提出整改措施和可行性方案，減少了東4DD型內燃機車牽引電機軸承故障的發生和乘務員的判斷處理該故障提供有效的依據。

[關鍵詞]東風4DD；內燃機車；滾動軸承

[中圖分類號]TH133.33 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0227-02

隨著我國鐵路貨運快速發展，內燃機車得到了廣泛應用。兗礦集團鐵運處采用的東風4DD型內燃機車，該機車是大連機車工廠生產的調車作業專用機車，因該車型完全適應兗州礦區鐵路的特點，滿足低速、大牽引力的要求，作為兗礦集團鐵運處的動力機車的主力車型，該型機車的動力傳動原理為電傳動，即由內燃機帶動發電機發電，驅動牽引電機牽引機車。牽引電機軸承是機車走行部的重要部件，由于滾動軸承各類故障頻繁發生，危及鐵路貨車行車安全、制約貨車高速重載的發展。牽引電機軸承故障勢必會嚴重影響牽引電機牽引力的正常傳遞，造成軸承高溫，甚至會造成機車牽引系統的嚴重損壞導致機破事故，給運輸生產造成重大損失。通過對現場故障統計，造成軸承故障的原因主要有雜質混入、缺潤滑油、安裝不到位、受過載沖擊、金屬疲勞等因素。為此，有必要對滾動軸承的各類故障進行研究分析，及早發現軸承的故障狀態，并提出相應的解決措施，對避免重大損失有著重大的意義。要求能根據各型鐵路貨車實際運行中，滾動軸承出現的各類故障結合實踐經驗不斷摸索和研究，掌握了牽引機車軸承的各類主要故障，對其進行逐一分析并提出合理化解決措施。

1、東風4DD型內燃機車概述

東風4D型內燃機車代號DF4D，是一種以成熟設計、成熟技術和成熟零部件集合而成的干線客貨運內燃機車最新產品。機車標稱功率2425kW，構造速度100Km/h，最高運行速度80Km/h，兩端車鉤中心線間距離21100mm，軸式C0-C0。該機車是調車型機車，目前中國功率最大的調車機車。不用于正線上的運輸行駛。因此機車采用了外（開放式）走廊設計。內燃機車牽引力的大小主要取決于牽引電動機所允許的最大持續電流和最大電流。其中，機車的最大持續牽引力大小取決于牽引電機持續電流容量的大小，機車的最大起動牽引力取決于牽引電機允許的最大電流大小。東風4DD型調車內燃機車裝用的是530kW牽引電動機，容量比裝用410kW牽引電動機容量大29%（即120W），此配置保證了牽引電動機在工作過程中留有一定的余量，有利于牽引電動機的維護保養，延長牽引電動機的使用壽命。同時也為通過增加機車軸重來提高機車的牽引力提供了保證，從而更好的滿足廠礦企業牽引大列的生產需要。這一配置還使機車在全速范圍內不需進行磁場削弱，大大的提高機車運用的可靠性，降低了機車的持續速度，機車的牽引力比其他機車大幅度的提高，啟動牽引力和持續牽引力分別達到435kN和1347kN。D型柴油機具有如下的優點：

1）單缸功率大，比c型機提高11%，比B型機提高21%。

2）燃油消耗率低，特別是常用工況的燃油消耗率低。

3）柴油機的耐久性和可靠性提高了。

2、無軸箱滾動軸承的構造及工作原理

2.1 無軸箱滾動軸承構成

無軸箱滾動軸承的主件有七部分組成：1、密封罩2、外圈3、滾子4、塑鋼保持架5、中隔圈6、內圈7、密封罩組件。附件有后擋、前蓋、標志板、螺栓、施封鎖、防松片。

2.2 無軸箱滾動軸承的工作原理

滾動軸承一般結構是由內圈、外圈、滾動體、保持架、中隔圈等組成。滾動軸承是借助于在內、外圈之間的滾動體滾動實現傳力和滾動的。內圈緊密配合于軸頸上，當車輪轉動時，內圈隨軸頸回轉，并引導滾動體一面繞其軸心自轉，一面沿內外圈滾道公轉。軸承有徑向間隙和軸向間隙，以保證滾動體能自由轉動，滾動體與內、外圈之間的相對運動完全是滾動，而不是滑動。保持架用以維持各滾動體之間的位置，防止傾斜和相互碰撞，保證滾動體能沿滾道均勻分布。

3、內燃機車軸承常見故障與防范措施

滾動軸承是車輛的重要部件，其性能的好壞直接影響著列車速度的提高及運行安全。滾動軸承是密封式結構，如何在日常檢查中及時準確地發現故障，并有效地防止滾動軸承故障，確保行車安全暢通。鐵路貨車是鐵路貨物運輸的運載工具，輪對、滾動軸承是鐵路貨車走行部上重要的并且是可互換的部件，其技術狀態直接影響到車輛的運行安全。貨車軸承已基本實現了滾動化，滾動軸承故障已成為影響鐵路運輸暢通和安全生產的關鍵因素。

3.1 軸承常見故障

1）軸承內部損壞

當軸承內外滾道破裂、剝離、軸承內外圈、滾子或保持架裂紋或破碎時，軸承將發熱。主要原因：①是材質或熱處理不良。軸承內、外圈滾道面或滾子滾動面上由于麻點、輾皮等缺陷繼續發展而形成鱗片狀及至不規則的更大面積的金屬剝落現象（它是材質嚴重疲勞破壞的結果）。②是軸承在組裝拆卸、清洗搬運或運用中不慎而受到不正當沖擊力。③是內圈與軸，外圈與承載鞍配合不良。④是局部外傷、銹蝕、偏載或過載。⑤是材質正常疲勞破壞。

2）滾動體及滾道表面拉傷

牽引電機軸承、軸箱軸承都屬于滾動軸承。滾動軸承在旋轉時并非純滾動，而是在滾動的同時存在著多種滑動。軸承在旋轉中因滑動而產生滑動摩擦阻力。高速運轉下的軸承滾子和保持架上的慣性力和滑動摩擦阻力的相互作用，使得在滾道上滑動的滾動體及滾道表面拉傷。

3）軸承溫升發熱過高

造成軸承溫度升過高的主要原因為①軸承潤滑脂過多、過少或變質，若油脂填加過多，不僅無利，反而使軸承內部發生過多的摩擦和攪拌熱，產生的熱量無法散發，使軸承發熱。但如果油脂缺少或變質，則滾動體無法形成有效的油膜而造成千磨，造成軸承潤滑狀態不良，也會使軸承發熱。②以及組裝游隙過小等。軸承軸向游隙過小，將增加摩擦，使軸承發熱，甚至導致滾子卡死引起事故。若游隙過大，則會使軸承局部負荷加大，縮短其使用壽命。③軸承內混有異物。當軸承清洗不干凈，油內混有雜質，密封不良而導致水、沙進入等，均可導致軸承發熱。

3.2 防范措施

內燃機軸承的質量狀態主要取決于新裝軸承的質量，軸承的組裝質量及平時運用的油潤保養。因機車的特殊原因，在運行中列車員無法對軸承的運行狀態作科學的判斷，緊靠車站停時間對軸承的溫升情況進行檢查后來判斷軸承的質量狀態，為保證軸承質量狀態和機車運行安全，應采取以下防范措施：

1）完善軸承組裝工藝

軸承在組裝過程中，對機座、端蓋、轉軸以及軸承箱的同軸度進行認真校驗，對彎曲、平行、對中、軸承精度、潤滑油脂裝入量、動平衡等工藝要求應嚴格執行，確保軸承的組裝質量。

2）油脂故障

缺油時，軸承轉動輕松，嚴重缺油者，轉動時明顯聽到滾子均勻下落的聲音。這類故障沒有明顯的發熱特征列檢可以放行。油脂過多，新造或大修時注油量過大，運行中因油脂過盈而產生較高運轉熱，易引起紅外線報軸。油脂泄漏發生在外圈牙口與密封罩配合處以及油封唇口處，有少量油跡和塵沙積聚，可以認為是正常，允許繼續使用。甩油是在密封罩、前蓋、后擋上有大量濕潤油脂，且污染了承載鞍、側架、車輪或車底板等，密封已失效，油脂已大量泄漏，須換輪退卸軸承。

3）加強內燃機軸承檢測與養護

機車運行后，加強對牽引電機軸承和軸箱軸承外觀狀態檢查，按規定對軸承進行保養。應隨時掌握軸承的運行狀態，并及時準確掌握軸承狀態。

結束語

通過采取一定的防范措施，內燃機軸承質量得到了科學有效控制，因軸承返修率大大降低，杜絕了因軸承故障造成的機破、臨修，我段為發生過一起因牽引電機軸承故障引發的事故，確保了機車行車安全。

參考文獻

[1]王平，滾動軸承故障在線智能診斷儀[J]軸承，2003（09）

[2]石華峰，尹國華，賀旭軍，葉秋文，機車軸承故障診斷[J]，機車電傳動，2004（02）

[3]周仕仁，鐘聲；章鵬，列車滾軸軸承故障診斷研究現狀分析[J]中國鐵路，2009（11）

[4]曹永昌，馬朝勇，王麗芳，機車走行部軸承的故障診斷分析及處理措施[J]，內燃機車，2004（02）