16V240C、D型柴油機傳動惰輪故障的原因及防止措施

嚴琦林 陳暉 李冬平

摘 要：根據分公司的近一年多的16V240C＼D型傳動齒輪故障的數據統計，分析了故障主要原因，提出了解決問題的技術措施和改進方法。

關鍵詞：240柴油機；傳動機構；惰輪故障原因；原因分析；解決措施；技術更新

中圖分類號：TK42 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0121-02

Abstract： According to the statistical data of 16V240C＼D transmission gear failure in the past year， the main causes of the failure are analyzed， and the technical measures and improvement methods for solving the problem are put forward.

Keywords： 240C＼D diesel engine； transmission mechanism； idler theory fault cause； cause analysis； solution； technical updating

引言

16V240C＼D型柴油機傳動齒輪故障是目前 DF4型內燃機車柴油機易發生的嚴重故障之一。據統計自2011年元月至12月我公司外機車齒輪故障據不完全記錄共發生35起，其中中間齒輪故障12起，惰輪故障16起，泵傳動齒輪3起，其他齒輪4起。破損頻率加劇，故障幅度呈上升趨勢。給正常的運輸生產秩序帶來了嚴重影響。也給公司的聲譽帶來了極壞的影響。齒輪傳動系統一經出現破損故障，由于它在柴油機上受到安裝位置的限制，致使檢修恢復作業異常困難，這樣，勢必要導致機車擴大修程，不僅要占用機務段的臺位，而且延長了故障機車的檢修停時，降低運用效率。同時還造成工廠人力物力財力的大量損失。因此，全面分析此類故障原因，及時采取措施，防止和減少該類故障的發生十分必要。本篇主要針對惰輪問題進行分析并提出改進措施。

1 構造原理

16V240C＼D型，及DF7C，DF10D型柴油機大、小惰輪裝配的組裝技術要求是：大惰輪在油中加熱至120℃左右，套至小惰輪上，并壓靠，也可以采用液壓的方法，要求壓入行程6mm-7.5mm，過盈量在0.12mm-0.15mm。在小惰輪內孔兩端分別壓入銅質軸套（1）和軸套（2），軸套與小惰輪內孔的過盈量為0.02～0.04mm將組裝在一起的大、小惰輪及軸套，套到支架軸上，軸套內孔與支架軸軸徑之間的間隙要求為0.08～0.12mm，然后套入調整墊片（銅質），使墊圈與軸套（1）端面間隙為0.15～0.35mm，用雙螺母進行把緊和鎖牢。

2 故障分析

在所發生的惰輪故障中，除個別齒緩是因為有外界阻力造成的外（比如說，氣門掉頭、中間齒輪軸頭螺母松脫、軸承塌架、滾動體甩出、卡進凸輪軸齒輪與大、小惰輪的小齒輪嚙合部等等，90%的故障現象是惰輪軸套燒損造成軸套與軸抱死，從而導致惰輪齒緩或者惰輪軸斷裂。造成這一故障現象的原因有如下主要幾點：

（1）惰輪軸套外圈與齒輪孔之間過盈量不足0.02mm-0.04mm，使軸承與齒輪發生相對滑動，滑動摩擦會引起發熱，使軸承發熱導致游隙減小而燒損軸承。

（2）惰輪軸套中心與齒輪同心度超差嚴重，特別是在齒輪間相互嚙合間隙較小的情況下，引起齒輪軸套承受擠壓力矩，造成軸承發熱燒損。

（3）齒輪軸套潤滑油管堵塞造成潤滑不良，從而導致軸套燒損。此現象是單臺車連續發生齒輪故障的主要原因。

（4）惰輪軸與安裝法蘭垂直度超差及惰輪軸與機體安裝面垂直度超差或者齒輪輪齒斜齒造成齒輪接觸面積不夠。齒輪輪齒磨損變形嚴重，造成齒輪接觸面積不夠，從而造成齒輪軸承受彎曲力矩，導致齒輪軸斷裂。

（5）大小惰輪壓入時接觸面積未達到80%或者接觸面未清潔干凈造成過盈量不足。從而導致齒緩。

（6）齒輪間隙調整不合適。

3 改進措施

（1）加強齒輪軸及齒輪的探傷力度，嚴禁不良品流入下道工序。

（2）嚴格控制齒輪檢修安裝質量，嚴格遵守檢修安裝工藝，加強對齒輪軸套安裝，加工的檢驗措施，對齒輪軸與法蘭面必須進行垂直度檢測（包括新入庫房的新品在內），對齒輪需進行公法線檢測并設計專用齒形檢測工裝對輪齒齒形進行檢測。a.保證軸套與小惰輪內孔的過盈量為0.03～0.04mm。b.要求大小惰輪壓入行程為7mm-7.5mm，過盈量在0.14mm-0.15mm（也就是盡量靠近過盈量上限組裝）。

（3）大小惰輪安裝過程中要保證安裝面的清潔度，并保證合適的接觸面積。可以進行安裝防緩螺釘已保證其安裝質量。在齒輪銅套加工過程中，應該盡量保證銅套和齒輪中心孔同軸，其同軸度控制在0.04mm以內，否則重新安裝并加工銅套。

（4）保證齒輪合適的輪齒間隙和輪齒的接觸面積。中間齒輪輪齒間隙控制在0.30mm-0.45mm，其他齒輪間隙控制在0.20mm-0.45mm。并且保證同一對相嚙合齒輪的輪齒間隙最大與最小值不超過0.10mm。齒輪接觸面積應用紅丹粉著色檢查，并控制在工藝要求范圍內。接觸面積在齒寬上少于60%，在齒高上少于45%。

（5）為保證對惰輪軸套與惰輪支架軸之間形成良好的潤滑，保證其有合適的油膜厚度，特對惰輪軸承專用潤滑油管進行下列改造。a.加大惰輪潤滑油管及接頭的內孔直徑，由以前的Φ3mm改為Φ6mm，以提高潤滑油量，利于軸套潤滑和散熱。b.對安裝在齒輪端蓋下方的潤滑總管末端改造一個螺紋堵，便如機務段拆卸清洗疏通潤滑油管保證潤滑油管的暢通。保證齒輪潤滑油管噴嘴正對各齒輪齒面。

（6）為保證惰輪保持架無疲勞性損傷，建議DF4D惰輪保持架全部更新。

通過以上對惰輪的故障分析可以看出，DF4C＼D型齒輪故障主要是軸承的問題，軸承短壽或過早的喪失精度，有的是由于材料缺陷或制造不當所致，但在相當大的程度上是由于沒有嚴格按照軸承使用要求進行安裝、維護，保養等或者是軸承選型不當或實際載荷超過軸承本身的額定載荷等原因造成軸承的非正常損壞，例如，軸承零件的疲勞剝落在很大程度上就是因為潤滑油中混有雜質引起的。可見，要想實現滾動軸承具有更長的壽命和精度保持期，除要求軸承制造廠家提高產品質量外，軸承用戶也必須用科學的方法和程序使用軸承，否則，再好的軸承也會在惡劣的隨意的使用條件下夭折。自從實施以上改造后本公司近三年來只出現四次正時齒輪齒輪故障，而且都屬于疲勞性故障。其中大阪機務段在聽從我的建議對惰輪潤滑油管實施改造后，傳動齒輪故障率顯著降低（僅為以前的5%左右）。對保證車輛運用取得了顯著效果。

參考文獻：

[1]機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社.

[2]鐵道部大連機車車輛工廠.240/275系列柴油機原理，結構，維修及故障處理[Z].