動車組齒輪箱故障分析

孫川 謝仝浩 郭銳

摘 要 齒輪箱是動車組列車極為重要的驅動系統組成部件，長期處于高速、重載的工作條件。尤其是隨著近些年動車組列車運行速度等級的提升以及車輛輕量化的研究使齒輪箱的工作環境變得更加惡劣。對齒輪箱結構分析，找出齒輪箱各組件常見故障是優化齒輪箱結構提高齒輪箱整體壽命的最佳方式，本文根據齒輪箱各組件情況分析各組件的常見故障。

關鍵詞 動車組;齒輪箱;故障分析

1研究背景

齒輪箱傳動系統是機械設計領域常見的傳動零部件，憑借其齒輪優良的力學性能被廣泛應用在各類機械設備中，動車組列車也不例外。隨著近些年高速動車組行業的快速發展，尤其是復習號的上線運行，將我國的高速動車時速穩定到了300km/h以上，但這也給齒輪箱工作帶來了空前的壓力。與此同時，車輛的輕量化設計也迫使齒輪箱的整體設計開啟了輕量化之路，這也無疑給齒輪箱運行安全提出了更嚴峻的挑戰。本文通過對上線運行的齒輪箱運營情況進行整合，討論文獻齒輪箱各組件常見故障，為齒輪箱結構優化提供參考[1]。

2齒輪箱結構

齒輪箱作為動車組列車傳動系統中最為重要的組成部分，安裝于車輛轉向架上，一端與轉向架構架彈性懸掛，一端與轉向架車軸連接，如圖1所示。齒輪箱由箱體、齒輪、傳動軸、聯軸器、滾動軸承等基本部件組成。箱體由上、下箱體組成，齒輪箱的底部設計了注油磁性螺塞和放油磁性螺塞，吸附雜質。齒輪箱通過兩個安裝在車軸兩端上的圓錐滾子軸承支撐，主動齒輪通過兩端的兩個圓柱滾子軸承以及一個四點角接觸軸承一起支撐，齒輪、軸承潤滑采用飛濺潤滑方式潤滑[2]。

3齒輪箱故障分析

3.1 齒輪故障分析

齒輪是齒輪箱中傳動的重要部件，齒輪嚙合產生的振動也是齒輪箱的最主要的振動來源。當運行過程中，由于初始設計制造誤差、長期磨損或者材質缺陷等問題導致的嚙合情況偏離設計要求導致振動加劇或者齒輪損傷都會帶來重大的安全隱患。近些年車輛廠對于動車組列車齒輪箱的質量管控加強，本文討論忽略由于設計或者安裝導致的出廠問題，僅討論運營過程中出現的故障現象。齒輪在運行過程中最常見的是齒面的均勻磨損，在長期運行過程中，齒輪嚙合必然會導致材料的均勻磨損現象，這是正常的現象，但是應在檢修過程中著重觀察齒輪箱是否出現特殊磨損或腐蝕情況。齒輪重大故障是斷齒情況的發生，出現的原因主要是疲勞或者過載，在車輛正常使用情況下，齒輪箱不會出現過載或者疲勞的問題發生，提醒業主按照要求正常使用車輛就會避免齒輪的斷齒問題。

3.2 箱體故障

齒輪箱箱體常見的材質有鑄鐵及鋁合金兩種，箱體起到保護傳動齒輪及支撐軸承等作用。由于車輛輕量化的要求，近些年研發的齒輪箱箱體都重量偏輕，這對箱體的強度提出了更高的要求。箱體產生的故障主要有兩個，其一為密封性不良;其二為箱體破裂。齒輪箱內部有飛濺潤滑的大量潤滑油，箱體的密封保證了箱體內部的潤滑油的潔凈，但在運行過程中發現出現箱體密封不良的情況，此時需要更換潤滑油，重新密封齒輪箱。相比較密封性不良，箱體破裂是十分嚴重的故障，箱體破裂的主要原因是運行線路條件惡劣，出現硬物擊打導致。提高箱體設計強度，增加防護措施以及優化運行環境是避免箱體破裂故障的重要方法。

3.3 滾動軸承故障

滾動軸承是傳動過程中極為重要的部件，典型故障主要在于內環、外環、保持架的疲勞剝落和點蝕。滾動軸承出現故障時，旋轉會產生較大的機械沖擊。在檢修過程中，滾動軸承的檢修需要重點關注，典型缺陷描述、可修復性及判斷方法如圖2所示[3]。

4結束語

齒輪箱是動車組列車極為重要的驅動系統組成部件，長期處于高速、重載的工作條件。本文針對齒輪箱結構分析，討論分析了齒輪箱齒輪、箱體以及滾動軸承常見的故障。

參考文獻

[1] 丁康，李巍華，朱小勇.齒輪及齒輪箱故障診斷實用技術[M].北京：機械工業出版社，2005：73.

[2] 鄒俊偉.齒輪箱裝配工藝分析[J].機械工程師，2014，（12）：77.

[3] 孫濤，高小平，劉建昆.時速350km中國標磚動車組驅動齒輪箱的研制[J].新技術新工藝，2017，（7）：27-29.