HXD1D型機車齒輪箱甩油故障原因分析與對策

朱文淵

摘 要：齒輪箱是高速機車驅動裝置的關鍵部件之一，其密封性能的好壞，直接影響到高速機車運行的可靠性以及齒輪和軸承的使用壽命。HXD1D型機車驅動裝置齒輪箱采用迷宮密封，最高時速可達160km/h。運用初期，出現齒輪箱甩油問題。通過對HXD1D型機車齒輪箱密封原理進行分析，結合現場實際拆檢情況，得出了初步的甩油原因結論，以及可行性的解決方案。

關鍵詞：HXD1D；齒輪箱；甩油；原因分析；措施

HXD1D型電力機車由中車株洲電力機車有限公司研發制造， 2014年6月開始我段逐步配置HXD1D型電力機車，至目前共計配屬HXD1D型電力機車65臺，在兩年多運用檢修中，齒輪箱甩油時有發生，影響機車運用率與鐵路運行秩序。本文介紹了HXD1D機車齒輪箱結構，油路密封原理，并對齒輪箱甩油原因進行了論證分析，同時提出了改進措施與建議。

1 問題的提出：

HXD1D型機車齒輪潤滑油主要是用于潤滑主從動齒輪，以及潤滑輪對驅動軸承和電機傳動端軸承，一旦齒輪箱發生甩油故障，在塵土及風蝕的共同作用下，走行部構架部件形成了一層較厚的油泥層，影響機車走行部部件質量的檢查。由于潤滑油位過低造成齒輪箱內部大、小齒輪嚙合及滾動軸承的異常磨耗損傷，將嚴重危害走行部關鍵部件的安全，甚至發生車毀人亡重大行車安全事故。運用初期，我段大部分的HXD1D型機車齒輪箱均存在不同程度的甩油現象，形勢相當嚴峻，為確保走行部質量絕對安全，故對齒輪箱甩油故障進行原因分析、制定整改措施，并進行驗證。

2 齒輪箱結構安裝：

HXD1D型機車齒輪箱為承載式結構，采用符合EN1706的G-ALSi7Mgwa鑄造鋁合金。為獲得較大的箱體容積，齒輪箱底部為船型結構，補油孔設計在齒輪箱端部，為了加油方便，加油孔端面設計與水平成20°夾角。在齒輪箱底部兩側還設有放油孔及油面觀察窗。齒輪箱分箱面與水平成35°夾角，從大圓孔中心將箱體分為上下箱體。上下箱體通過銷定位，螺栓組連接，螺紋孔設在下箱體上。下箱體側面設有與電機懸掛橫梁凹形止口相配的平面凸臺，通過4個六角螺栓M24×70聯接。另外，在下箱體端部設有整個驅動裝置的吊掛點，通過2根特制的M24×2×125與電機吊桿連接，再懸掛到構架上。

3 齒輪箱輪傳動裝置潤滑密封結構：

HXD1D型機車齒輪箱潤滑油不僅潤滑齒輪和電機軸承，同時潤滑齒輪箱兩邊的傳動軸承。HXD1D型機車采用獨特的迷宮密封結構，在箱體內及箱體側面設有潤滑傳動軸承的潤滑油路，箱體兩邊的迷宮密封均設置了合理的回油孔，實現了潤滑油的合理回流并實現傳動軸承及電機傳動端軸承的油潤滑，保證了油路壓差。因此，為滿足機車較高的運行速度，驅動裝置的潤滑與密封結構設置較為復雜，但同時也帶來了密封的難度。

如圖1所示，HXD1D型機車傳動裝置潤滑油路是：位于齒輪箱底的潤滑油隨著齒輪的高速運轉，在齒面的帶動下飛濺到齒輪箱內壁上→潤滑油進入進油通道→通過軸承，為軸承提供潤滑→進入第一油腔→第一油腔下方設置有回油通道，大部分潤滑油從第一油腔的回油通道返回齒輪箱→少量潤滑油進入到第二油腔，然后從回油通道返回齒輪箱。

根據潤滑油路，HXD1D型機車傳動裝置采用雙向迷宮式動密封結構，設置兩道密封，第一道密封和軸承之間形成第一油腔，第一道密封與第二道密封之間形成第二油腔。

4 齒輪箱甩油原因分析：

通過現場拆檢調查分析，造成機車齒輪箱甩油的初步原因：由于齒輪箱密封設計不當、日常保養油量過多、齒輪箱透氣孔臟堵等原因，機車高速運轉受齒輪箱外部負壓影響，造成齒輪箱外部出現甩油。

分析故障發生過程如下：因HXD1D型機車齒輪箱潤滑油位設置偏高，在機車高速運行時，由于日常齒輪箱透氣孔臟堵清除不到位，齒輪箱內油霧密集，齒輪箱密封的第二油腔充滿了油霧。齒輪箱和車輪之間形成的空間狹小，并且存在六連桿的旋轉，由于齒輪箱車輪側風速較大，氣流通過時在迷宮附近形成了負壓，加上第二油腔存在密封設計缺陷，油霧則從車輪側密封處竄出，遇與外界冷空氣時形成油滴，最終導致車輪側處甩油，油滴經氣流吹送飄散在轉向架其它部件上，因此在轉向架其它部件上也會發現有油跡。

5 論證分析

針對齒輪箱甩油初步原因分析，制定了整改措施，分別就上述三點原因進行了論證。

5.1 針對HXD1D型機車齒輪箱存在密封設計缺陷

質量信息反饋中車株洲電力機車有限公司，由制造廠家負責進一步改進HXD1D型機車齒輪箱密封結構，結合新造機車從HXD1D-1898號機車號開始，將原2道密封改為3道密封，新造的HXD1D-1898機車于2015年5月4日上線運用，進行質量跟蹤半個月，每次入庫進行重點檢查，并進行視頻攝錄，跟蹤發現HXD1D-1898機車改造后的齒輪箱甩油現象有所緩解，但并沒有徹底解決，密封設計缺陷問題還需要進一步研究解決。

5.2 針對機車齒輪箱潤滑油加油過多問題

隨機選取了10臺存在齒輪箱甩油現象的HXD1D型機車，全部清除油跡。設置1號轉向架三個齒輪箱油位在刻度1至刻度2之間（如圖2所示），2號轉向架三個齒輪箱油位在刻度1以上（未滿油表）。同時要求乘務員及專業化地勤人員加強油位的檢查，做好6A裝置故障信息的收集與預報。

隨著齒輪箱油位降低，潤滑油在齒輪箱內部的循環達到動態平衡的狀態，潤滑油形成的油霧（油漬）得到了控制，以及通過6A監控裝置也無任何相關的報警信息。通過跟蹤半個月，發現每臺機車1號轉向架三個齒輪箱油位在刻度1至刻度2之間的甩油情況明顯好于2號轉向架。

5.3 針對機車齒輪箱透氣孔臟堵問題

制定了清潔齒輪箱透氣孔裝置的整治方案，再次對6.2點挑選的10臺HXD1D機車齒輪箱加油至刻度1以上，10臺機車油位一致（未滿油表），并全部清除油跡。將1號轉向架齒輪箱透氣孔裝置進行徹底清洗，確保齒輪箱透氣孔呼吸順暢，跟蹤半個月。通過比對分析，每臺機車清洗1號轉向架齒輪箱透氣孔甩油情況明顯好于2號轉向架。

通過上述論證分析，通過對齒輪箱密封處進行改造，落實科學降低齒輪箱油位，清潔透氣孔裝置等措施，能夠使HXD1D型機車齒輪箱甩油情況得到有效緩解。

6 改進措施與建議

通過以上對HXD1D型機車齒輪箱甩油故障原因的分析，整改措施驗證，我段關于HXD1D型機車齒輪箱日常檢查維護保養措施，總結如下：

1）每次機車修程，出入庫整備作業重點對齒輪箱油位進行確認，要求油位如圖2所示刻度1至刻度2之間，檢查油位表清潔狀態良好，檢查過程使用視頻手電進行攝錄。

2）制作了HXD1D型機車齒輪箱透氣孔裝置清洗的檢修作業指導書，并進行現場幫教，要求每位作業人員熟知熟會，按標作業，確保透氣孔清潔狀態符合要求。

3）要求每次機車修程對所有齒輪箱透氣孔裝置進行徹底清洗，確保通氣順暢。同時，對齒輪箱透氣孔裝置狀態檢查納入出入庫作業范圍。

4）對HXD1D型機車齒輪箱潤滑油每次換（加）油量進行記錄，并進行質量動態跟蹤，一旦發現發現異常情況的立即做扣車處置。

5）繼續督促機車制造廠家，要求盡早解決HXD1D型機車齒輪箱密封設計缺陷問題。

7 結論

雖然對HXD1D型機車齒輪箱存在密封設計缺陷問題還未徹底解決。但是，目前我段通過采取科學降低油位，清潔機車齒輪箱透氣孔等整改措施的落實，還是有效緩解齒輪箱甩油現象，已基本消除HXD1D型機車齒輪箱甩油故障隱患。

參考文獻

[1] 樊運新，李希寧，柳煒等.HXD1D型電力機車培訓教材，2013，12.