內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動軸機(jī)械振動的原因及處理分析

于淼

摘要：內(nèi)燃機(jī)是相關(guān)工業(yè)設(shè)備和器械中的重要動力設(shè)備，內(nèi)燃機(jī)的工作效率和功能對于生產(chǎn)發(fā)展影響重大，這也是相關(guān)機(jī)械設(shè)備應(yīng)用中的技術(shù)集中型環(huán)節(jié)，對此，必須要確保內(nèi)燃機(jī)的工作效率，減少其故障發(fā)生。而在內(nèi)燃機(jī)的組成結(jié)構(gòu)中，電機(jī)傳動效果是關(guān)鍵，而在實際應(yīng)用中，一些內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動軸在使用中會經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)械振動的問題，嚴(yán)重情況下還可能直接扭斷，對于機(jī)械設(shè)備使用會產(chǎn)生較大影響。對此，本文就內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動軸機(jī)械振動問題進(jìn)行介紹，分析機(jī)械振動產(chǎn)生的原因，并就這類問題的解決提出一些方法參考。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車;電機(jī)傳動軸;機(jī)械振動;原因

0 ?引言

內(nèi)燃機(jī)車應(yīng)用的是液力傳動箱電機(jī)傳動軸，使用中出現(xiàn)機(jī)械振動，實際上是內(nèi)燃機(jī)車故障中的小問題，但是如果不及時解決，對于內(nèi)燃機(jī)電機(jī)傳動軸的有效工作還是會導(dǎo)致一定影響的。而目前針對這一機(jī)械振動問題，還沒有比較系統(tǒng)的原因分析和措施應(yīng)對的研究，對此，研究采取故障排除的方法，為內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動軸機(jī)械振動問題分析和解決提供一些思路，以實現(xiàn)電機(jī)傳動軸機(jī)械振動問題的有效解決。

1 ?問題描述

內(nèi)燃機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域以及交通運輸領(lǐng)域都有比較廣泛的應(yīng)用，是相關(guān)生產(chǎn)和運營中比較關(guān)鍵的動力設(shè)備。就運輸公司來看，內(nèi)燃機(jī)在相關(guān)交通運輸工具中，主要是為車輛提供強(qiáng)大的動力支撐。目前在交通運輸領(lǐng)域，鐵路交通中的內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用最為典型，DFH系統(tǒng)的機(jī)車裝備的液力傳動箱使用機(jī)械換向裝置以及機(jī)械雙信號換擋裝置，相應(yīng)的箱體中一般只包含一套液力變扭器，這類變扭器的結(jié)構(gòu)比較完善，換向的沖擊力也比較大，實際的維護(hù)檢修工作難度也很大。GK系統(tǒng)機(jī)車液力傳動箱則是使用電子換單系統(tǒng)以及電控液力換向系統(tǒng)，其中包含前向以及后向液力變扭器，可以進(jìn)行靈活換擋換向，操作比較簡單方便。這兩種液力傳動箱的應(yīng)用中，都需要借助電機(jī)傳動軸和起動發(fā)電機(jī)連接來完成相應(yīng)的操作過程。

隨著內(nèi)燃機(jī)在鐵路運輸中的作用不斷提升，相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展完善，內(nèi)燃機(jī)在鐵路運輸中的牽引動力中，內(nèi)燃機(jī)所占的比重不斷提升。而就相關(guān)機(jī)車司機(jī)反映，在內(nèi)燃機(jī)車運營中，液力傳動箱電機(jī)傳動軸的機(jī)械振動問題比較明顯，因此導(dǎo)致的噪音和振動在一定程度上影響了機(jī)車運行中的舒適度和安全性。就鐵路交通運輸中近十年的電機(jī)傳動軸故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，存在的電機(jī)傳動軸故障共有32起，而其中，聯(lián)軸節(jié)扭斷故障就占據(jù)了將近20%。這種問題故障發(fā)生，嚴(yán)重情況下會導(dǎo)致機(jī)車在起動的時候，聯(lián)軸節(jié)扭斷，此時電機(jī)萬向軸花鍵套部定位功能失效，會導(dǎo)致冷卻單節(jié)受損，還會導(dǎo)致百葉窗相關(guān)部件損壞，導(dǎo)致機(jī)破事故發(fā)生，嚴(yán)重情況下還會導(dǎo)致機(jī)車整體安全運行受到影響。值得注意的是，GK系統(tǒng)機(jī)車中，電機(jī)傳動軸和司機(jī)室距離比較近，在機(jī)械振動問題發(fā)生時，還會干擾司機(jī)的駕駛工作，對此，需要對這一問題引起重視。

2 ?機(jī)械振動原因分析

電機(jī)傳動軸的位置一般在液力傳動箱的最上部，是箱體尾部的一根功率輸出軸，專門為起動發(fā)電機(jī)設(shè)置的。在內(nèi)熱機(jī)車電機(jī)運轉(zhuǎn)中，其主要工作部件的功率傳輸路徑大致如下：

柴油機(jī)——第一萬向軸——液力傳動箱第一輸入軸——齒輪軸——彈性聯(lián)軸節(jié)——電機(jī)萬向軸——法蘭盤——主發(fā)電機(jī)。

在柴油機(jī)工作的過程中，起動發(fā)電機(jī)在蓄電池供電下實現(xiàn)運轉(zhuǎn)，為柴油機(jī)工作提供必要的動力，在柴油機(jī)起動后，在液力傳動箱輸入軸驅(qū)動作用下，起動發(fā)電機(jī)工作，并為車輛的照明和控制提供能量支持，并為蓄電池充電。在內(nèi)燃機(jī)工作的過程中，電機(jī)傳動軸一直是高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這時候的起動發(fā)電機(jī)一直是處于工作狀態(tài)的。按照電機(jī)傳動軸位置和相應(yīng)的工作狀況，可以推斷電機(jī)傳動軸機(jī)械振動的原因包含三點。

2.1 動力源問題

以柴油機(jī)作為主要動力源的內(nèi)燃機(jī)車，其電機(jī)傳動軸借助液力傳動箱的第一輸入軸和柴油機(jī)曲軸連接，所以，電機(jī)傳動軸平穩(wěn)性是受到柴油機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)影響的，柴油機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)度也是柴油機(jī)中對應(yīng)的氣缸爆發(fā)壓力均勻度影響的。

就柴油機(jī)相關(guān)氣缸工作均勻性影響因素來看，主要包含噴油狀態(tài)以及燃燒情況等，在經(jīng)過近幾年這類問題的檢修分析中發(fā)現(xiàn)，柴油機(jī)噴油參數(shù)不良、活塞環(huán)閉口接縫超差等原因，導(dǎo)致柴油機(jī)的燃燒出現(xiàn)問題，相應(yīng)的氣缸工作均勻性不足，導(dǎo)致曲軸振動和轉(zhuǎn)速不穩(wěn)問題突出，這時候，電機(jī)傳動軸的軸向機(jī)械振動問題就出現(xiàn)了。這是因為液力傳動箱輸入軸使用的是斜齒圓柱齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計，起作用是是一個高速重載、傳動平穩(wěn)要求的，在輸入軸齒輪和電機(jī)傳動軸齒輪齒合情況下，因為輸入軸的震動和轉(zhuǎn)速影響，導(dǎo)致齒輪的輪齒間沖擊比較嚴(yán)重，相應(yīng)的軸向沖擊力會導(dǎo)致電機(jī)傳動軸軸向出現(xiàn)振動問題，應(yīng)在相應(yīng)故障部位出現(xiàn)異常噪音。

這種情況下，要是電機(jī)傳動軸軸向定位軸承的軸向間隙沒有超出負(fù)荷，在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速加快的情況下，因為旋轉(zhuǎn)部位的慣性作用，會導(dǎo)致電機(jī)傳動軸軸向振動趨勢明顯，這時候軸承軸向間隙就會超出范圍，導(dǎo)致振動加劇的問題發(fā)生。

2.2 旋轉(zhuǎn)軸系作用

就電機(jī)傳動軸的旋轉(zhuǎn)軸系影響來看，主要集中以下幾個方面：

第一，軸系各軸同軸度作用。在起動發(fā)電機(jī)的工作中，通過彈性聯(lián)軸節(jié)和萬向軸、傳動軸連接，這時候的聯(lián)軸節(jié)和萬向軸之間的補(bǔ)償偏差影響下，會導(dǎo)致對于起動發(fā)電機(jī)安裝精度的影響。要是安裝無差別比較明顯的情況下，電機(jī)萬向軸相應(yīng)法蘭盤之間平衡被打破，就會導(dǎo)致軸線的偏移，造成連接法蘭盤之間的電機(jī)萬向軸彎曲變形，導(dǎo)致機(jī)械振動問題出現(xiàn)。這類問題在起動發(fā)電機(jī)安裝和使用中經(jīng)常出現(xiàn)，因為柴油機(jī)燃燒導(dǎo)致的電機(jī)傳動軸軸向振動問題，還會導(dǎo)致起動發(fā)電機(jī)安裝誤差出現(xiàn)，這樣長此以往，積累下來，就會導(dǎo)致聯(lián)軸節(jié)扭斷，引發(fā)機(jī)破事故，對于車輛的安全有效運營是非常不利的。所以，需要在起動發(fā)電機(jī)的安裝中，確保軸線安裝偏差控制在合理范圍內(nèi)，這對于預(yù)防和減少電機(jī)傳動軸機(jī)械振動問題很有必要。

第二，萬向軸不平衡力矩作用。要確保電機(jī)萬向軸在快速運轉(zhuǎn)的情況下，保持自身工作平穩(wěn)性，在具體的裝配中，需要實施動平衡試驗，保證萬向軸旋轉(zhuǎn)軸線和慣性主軸線之間的重合。在機(jī)車運營一段周期后，因為萬向軸會產(chǎn)生一定磨損，在相關(guān)檢修中也會存在一些組裝裝配誤差問題，這樣機(jī)車出現(xiàn)萬向軸振動問題就比較常見了。在相關(guān)檢查中發(fā)現(xiàn)，萬向軸高速運轉(zhuǎn)的情況下，會產(chǎn)生重影，也會導(dǎo)致萬向軸出現(xiàn)不平衡力矩，導(dǎo)致異常的震動問題，這也會導(dǎo)致機(jī)車安全性受到影響。

對此，需要按照萬向軸旋轉(zhuǎn)軸線和慣性主軸線的重合，重新將軸承安裝位置進(jìn)行調(diào)整，使用優(yōu)質(zhì)的十字銷軸承，避免重影問題。并在法蘭盤安裝中，做好清理工作，根據(jù)定力矩緊固需要，避免不平衡力矩問題發(fā)生。

2.3 潤滑處理不當(dāng)問題

液力傳動箱中，潤滑也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這對于機(jī)車運行安全性和可靠性會產(chǎn)生一定的影響，相關(guān)的軸承、齒輪使用壽命也會因此受到影響。所以，在設(shè)計和檢修中，都需要對于潤滑部分提升重視，夜里傳動箱中相關(guān)潤滑系統(tǒng)是通過供油泵來提供壓力油，對齒輪和軸承進(jìn)行潤滑，保持供油泵的良好狀態(tài)，確保油道暢通，避免泄露。就電機(jī)萬向軸來看，其一直處于高速運轉(zhuǎn)中，對此，需要對于十字銷軸承部位進(jìn)行潤滑，保持相關(guān)部件處于良好的運行狀態(tài)。在車輛行駛中，因為柴油機(jī)旋轉(zhuǎn)方向作用，所以扭矩傳遞方向也是固定的，因此，萬向軸十字銷下不夠用部位出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致異常機(jī)械振動問題。

3 ?內(nèi)燃機(jī)電機(jī)傳動軸機(jī)械振動問題處理對策

針對上述的內(nèi)燃機(jī)電機(jī)傳動機(jī)械振動問題，首先要做好檢查和維護(hù)措施，柴油機(jī)相應(yīng)氣缸工作均勻性是電機(jī)傳動軸齒輪平穩(wěn)耦合。機(jī)車在應(yīng)用中，需要按時根據(jù)工藝技術(shù)要求來矯正噴油參數(shù)，做好氣閥間隙調(diào)整，及時更換活塞等，確保柴油機(jī)工作正常。電機(jī)傳動軸要是出現(xiàn)異常問題，也需要盡快更換。

要做好電機(jī)萬向軸維護(hù)合并保養(yǎng)，要做好潤滑脂及時添加，保證合理用量。針對傳動軸進(jìn)行校正和安裝，要及時校正起動發(fā)電機(jī)安裝誤差問題，確保兩端法蘭盤接觸面整潔，避免重影問題。

4 ?總結(jié)

針對內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動軸機(jī)械振動問題，要明確導(dǎo)致機(jī)械振動的具體原因，做好相關(guān)因素分析，明確了導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)電機(jī)傳動軸機(jī)械振動問題的原因主要包含各軸同軸度問題影響、萬向軸不平衡力矩影響、潤滑處理不當(dāng)?shù)龋槍ο鄳?yīng)的問題，需要進(jìn)一步完善相關(guān)對策，針對性的做好相關(guān)基礎(chǔ)處理，在日常的內(nèi)燃機(jī)電機(jī)傳動軸使用中，要盡可能減小安裝誤差，對于影響傳動軸正常工作的因素進(jìn)行分析，并要及時做好相關(guān)檢修工作，對于相關(guān)設(shè)備部位進(jìn)行保養(yǎng)，及時添加潤滑脂，把握主要的故障問題發(fā)生點，及時更換老舊的零部件，確保整體傳動效果，有效緩解電機(jī)傳動軸的機(jī)械振動問題。

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