HXD3D型機車輪軸驅動裝置C5修檢修技術規程研究*

鄭福印， 李忠厚， 文 禮， 申恩福， 趙忠喜， 李 昊

(1 北京縱橫機電技術開發公司， 北京 100094；2 中國鐵道科學研究院 機車車輛研究所， 北京 100081)

HXD3D型交流傳動快速客運電力機車是我國自主研制的六軸7 200 kW干線客運電力機車，最大運行速度達到160 km/h，為目前國內最大功率的客運型機車之一。由于該型機車實際運行速度快，進入修程運用時間短，加之輪軸驅動方式采用六連桿空心軸方式，HXD3D型機車輪軸驅動方式C5修明顯區別于其他同系列車型規程。如何在保障運用安全和機車質量的前提下，節約檢修資源，合理規劃HXD3D型機車驅動裝置檢修技術規程，是和諧型機車快速客運機車C5修檢修技術規程一項重要工作。

1 HXD3D型機車驅動裝置

1.1 驅動裝置組成

驅動裝置由牽引電機、空心軸裝配、連桿盤、齒輪箱裝配等組成。電機產生的驅動力經牽引齒輪的嚙合后以扭矩的方式經從動齒輪輸出端輸出，并先后經過齒側連桿盤、空心軸裝配、非齒側連桿盤后，最終傳遞到輪對，如圖1所示。

1-齒側連桿盤；2-齒輪箱裝配；3-空心軸裝配； 4-非齒側連桿盤；5-牽引電機圖1 驅動裝置

電機與齒輪箱組成剛性結構：齒輪箱與電機之間是通過定子外殼法蘭與齒輪箱骨架之間的螺栓進行連接的。空心軸的一端通過傳動盤、六連桿機構及傳動銷連接在齒輪箱的輸出軸上，另一端通過傳動盤、六連桿機構及傳動銷與所驅動的車輪相連。電機僅有一個軸承，位于電機的非輸出端。輸出端的電機軸由安裝在齒輪箱內的小齒輪軸上的膜式聯軸器支撐。該膜式聯軸器由兩個主要部分組成，一部分連接在電機軸上(電機與齒輪箱之間的聯軸法蘭)，另一部分安裝在小齒輪軸上(膜片)。這兩部分在電機組裝到齒輪箱的過程中用螺栓相連接。電機輸出的扭矩通過膜式聯軸器、小齒輪、大齒輪、內空心軸、傳動盤，最后通過傳動銷傳遞到主動車輪，使機車向前或向后運行。當機車低速運行進行空氣制動時，車輪上的黏著制動力與上述相反的順序反作用于電機上使機車減速。

1.2 空心軸傳動裝置

六連桿空心軸裝置作為實現牽引電機架承方式之一，可以有效地降低一系簧下質量，減輕高速運行情況下的輪軌動作用力，改善運行平穩性，因而廣泛應用于速度較高的機車和動力車轉向架中。驅動裝置的大部分質量通過轉向架的一系彈簧施加到軌道上，而非直接施加到輪對上，因此空心軸傳動裝置承擔了輪對和驅動裝置之間的所有運動，確保了機車在軌道上盡可能地平穩運行。

六連桿空心軸裝置不僅能可靠地傳遞驅動、制動扭矩，而且扭轉剛度高，保證傳動系統有良好的黏滑振動穩定性。如圖2所示，傳動盤和傳動銷之間、傳動盤與大齒輪之間都有橡膠關節，提供三向剛度，以適應機車蛇行運動及過曲線時出現的構架和輪對之間的橫向和縱向位移及相應的角位移。

1-傳動銷(1)；2-連桿(1)；3-非齒側連桿盤； 4-空心軸裝配；5-連桿(2)；6-傳動銷(2)； 7-齒側連桿盤圖2 空心軸傳動裝置

2 HXD3D型機車驅動裝置檢修面臨主要問題

HXD3D型機車屬快速客運機車，隨著走行公里的增加，該型機車逐步進入C5修周期，但由于其分布范圍廣、交路復雜、組織運用情況不同等特點，給C5修驅動裝置檢修帶來諸多困難，主要表現在：

(1) 運用特點造成與其他機車的差異性

和諧型電力機車C5修修程周期(以先到為準)為：100×(1±10%)萬km，不超過6年。在HXD3D型機車實際運用過程中，相同運用時間內不同交路走行里程差別較大，主要表現為長大交路同一時間周期內走行里程明顯高于短小交路。在平直、長大交路運用情況下，該型客運機車C5修運用里程達到100×(1±10%)萬km的情況下，運用時間一般在3年左右，遠小于C5修檢修周期不超過6年的要求，并且在該種運用條件下，滾動圓直徑和輪緣磨耗較輕，滾動圓直徑多在1 220 mm 以上，輪緣厚度在中度磨耗以上，遠大于和諧型電力機車滾動圓直徑C5修限度1 200 mm的要求。

(2) 六連桿驅動裝置既有檢修經驗不足

在和諧型電力機車以前，六連桿驅動裝置主要應用于提速客運機車(如SS7E、SS8、SS9)，六連桿驅動裝置檢修范圍在輕大修和大修規程中做出明確規定，但對關鍵部件的檢修僅做了更新的要求，如輪對、傳力銷、連桿銷、橡膠關節。對于和諧型電力機車C5修，六連桿橡膠關節不分解情況下，驅動裝置的檢修尚無成熟經驗可循。

3 HXD3D型機車驅動裝置C5修檢修基本要求

驅動裝置檢修在保證運用安全的前提下，還應體現經濟性要求，主要體現以下幾個方面：

(1) 運用安全要求

驅動裝置作為轉向架的重要核心部件之一，其運用安全不言而喻，檢修技術規程的制定必須把運用安全作為輪軸驅動裝置檢修首要要求。

(2) 修程修制改革要求

和諧型機車C1～C6修綜合考慮、統籌安排，是修程修制改革的重要方面。C5修定位為機車主要部件分解檢修，性能參數測試，恢復機車可靠質量狀態。和諧型電力機車C5修修程周期(以先到為準)為：100×(1±10%)萬km，不超過6年。在修程修制改革的大框架下，合理規劃C4、C5修快速客運機車檢修范圍、合理利用檢修停時對HXD3D型機車驅動裝置C5檢修提出新的要求。

(3) 檢修經濟性要求

檢修經濟性要求的核心“以可靠性為中心”和“以檢定修”，針對HXD3D型電力機車實際運用特點，在全壽命周期內考慮檢修的經濟性，盡量避免過剩維修和2C4(第一個C5修之后的C4修)修程進行旋輪。

4 HXD3D型機車驅動裝置C5修檢修技術規程

為了滿足HXD3D機車驅動裝置檢修的基本要求，同時解決該型機車驅動裝置目前面臨的上述問題，HXD3D型電力機車C5修檢修技術規程統籌考慮設計、制造、運用、檢修實際，對該型機車輪軸驅動裝置檢修分六連桿空心軸正常分解檢修和允許不分解檢修兩種情況分別作出規定。文中重點對輪對和六連桿空心軸檢修要求進行說明，對于與同系列其他車型(HXD3、HXD3B、HXD3C)檢修要求相一致的內容，不再贅述。

(1) 正常分解檢修

運用時間超過3年或滾動圓直徑及輪緣厚度不符合限度要求時，六連桿空心軸須解體檢修。六連桿空心軸解體檢修要求：空心軸、連桿盤、連桿探傷檢查，不許有裂紋；連桿各尺寸符合限度要求；更新傳動銷(1)、傳動銷(2)、橡膠關節；非齒側連桿盤與空心軸、齒側連桿盤與齒芯不許互換修(原配原裝，安裝方位與原方位一致，更新時成對更新)。端面齒條齒面接觸面積檢測，不小于70%；更新拆卸的緊固件。

綜合考慮該車C6修的周期和橡膠關節設計壽命，在確保運用安全的前提下，對于運用時間超過3年的機車，六連桿空心軸須解體檢修；為了盡可能一個C6修周期內只分解一次輪對，并且在C5修規程中進行，HXD3D型機車與同系列其他車型相比較，滾動圓直徑C5修限度由1 200 mm 提高到1 210 mm。對于滾動圓直徑及輪緣厚度不符合限度要求，六連桿空心軸須解體檢修。

(2) 允許不解體檢修要求

規程允許非齒側車輪不解體檢修，但必須同時滿足4個條件：輪對走行100×(1±10%)萬km；運用時間不超過3年；滾動圓直徑及輪緣厚度符合限度要求；六連桿橡膠關節外觀檢查良好。傳動銷(1)拆解時，車輪傳動銷安裝孔直徑、傳動銷與車輪過盈量須符合限度要求。以下對4個條件分別加以說明：

(a) HXD3D型電力機車C5修檢修技術規程是在和諧型機車修程修制改革大框架的基礎上制定的，輪對走行100×(1±10%)萬km作為適用于該型機車C5修驅動裝置檢修的先決條件；

(b) 運用時間不超過3年是主要考慮實際運行速度較快、3年內走行公里達到100×(1±10%)萬km的特點提出的，對于運用時間超過3年的機車六連桿空心軸須解體檢修；

(c) 滾動圓直徑C5修限度為1 210 mm，輪緣厚度為29.5 mm，是同時考慮運用線路提出的，保證安全運行的前提下(主要考慮輪緣厚度)，為了避免機車在2C4修程中由于滾動圓直徑超限而更新車輪，為了合理利用檢修停時，轉向架驅動裝置分解檢修放在C5修中進行，整個C6修周期內統籌考慮；

(d) 六連桿橡膠關節外觀檢查良好和運用時間不超過3年這兩個條件作為該修程六連桿橡膠關節是否分解的先決條件，是綜合考慮橡膠關節的設計壽命和實際運用情況綜合考慮的。

5 結論與建議

HXD3D型電力機車C5修檢修技術規程是和諧型機車修程修制改革以來，第1次對交流傳動快速客運電力機車六連桿驅動裝置檢修作出明確規定，將指導該型機車C5修具體檢修工作。為了優化、完善規程，更好的適應修程修制改革需要，提出以下建議：

(1) HXD3D型電力機車屬快速客運電力機車代表，六連桿驅動裝置檢修思想和方法同樣適用于其他和諧型快速客運車型。

(2) 和諧型快速客運機車驅動裝置的檢修仍然需要大量的檢修數據進行驗證，設計、制造、運用、檢修相關單位應做好數據采集、處理、總結工作，為下一步修程優化打好基礎。

[1] 董錫明.軌道列車可靠、可用性、維修性和安全性(RAMS)[M].北京：中國鐵道出版社,2009.

[2] 電力機車輕大修規程匯編[M].北京：中國鐵道出版社,2011.

[3] HXD3型電力機車檢修技術規程(C5修)[M].北京：中國鐵道出版社,2015.

[4] HXD3B電力機車輕大修規程匯編(C5修)[M].北京：中國鐵道出版社,2017.

[5] HXD3C電力機車輕大修規程匯編(C5修)[M].北京：中國鐵道出版社,2016.