地鐵列車齒輪箱換油周期探究

羅超勇 鄧浩 程兵 陳偉嘉

摘要：地鐵列車齒輪箱作為驅動單元的重要組成部件，其內部齒輪箱油質量的優劣直接影響到其性能，本文以武漢地鐵6號線齒輪箱為研究對象，對齒輪箱油的更換周期進行探究，在保障齒輪箱正常工作的情況下，避免過度維護，研究結果表明，齒輪箱油的更換周期可定為兩年，可以為地鐵列車齒輪箱油的更換周期提供參考。

關鍵詞：地鐵列車；齒輪箱油；更換周期

Study?on?Oil?Change?Cycle?of?Metro?Train?Gearbox

Luo?Chaoyong???Deng?Hao???Cheng?Bing???Chen?Weijia

Wuhan?Metro?Operation?Co.?Ltd???HubeiWuhan??430000

Abstract：?The?gearbox?of?metro?train?is?an?important?component?of?the?driving?unit，The?quality?of?internal?gearbox?oil?directly?affects?its?performance，This?paper?takes?the?gearbox?of?Wuhan?Metro?Line?6?as?the?research?object，?and?explores?the?oil?replacement?cycle?of?the?gearbox?，In?the?case?of?ensuring?the?normal?operation?of?the?gearbox，?avoid?excessive?maintenance，The?results?show?that?the?replacement?cycle?of?gearbox?oil?can?be?set?as?2?years，?which?can?provide?a?reference?for?the?replacement?cycle?of?metro?train?gearbox?oil.

Key?words：?subway?train，?gearbox?oil，?replacement?cycle

1?概述

隨著國家的高速發展，越來越多的城市開通了軌道交通，在軌道交通高速發展的背后，如何保障列車運行安全成為一項關鍵工作，列車運行安全主要包括列車牽引安全，列車制動安全、列車車門安全等，為了更好的保障列車安全運營，需要定期對列車進行全方位的維護，保障各系統在健康的狀態下工作。

2?齒輪箱維護

齒輪箱與牽引電機和聯軸節組成列車的驅動單元，是列車動力傳遞的核心部件，將牽引電機產生的牽引力傳遞至列車輪對，從而實現車輛的牽引與電制動，驅動裝置組成詳見圖1。

齒輪箱作為驅動單元的核心部件，如不能對其做好高效維護，可能會使齒輪箱內部齒輪異常磨損或斷裂，影響牽引電機牽引力的傳遞，導致列車無法運行。

武漢地鐵6號線齒輪箱采用的是安杰達生產的平行軸式齒輪箱，型號為AHD1-368-5.409-V1，齒輪箱油型號為75W-90。根據齒輪箱的維護手冊，在架修及以下檢修修程中，齒輪箱的主要維護內容是定期更換齒輪箱油，齒輪箱油作為齒輪潤滑、防止齒輪磨損和銹蝕以及輔助齒輪散熱的潤滑劑，其品質高低直接影響到齒輪箱的功能狀態。

3?換油周期探索

根據以往經驗和相關維護手冊，齒輪箱油更換周期為1年或120000km，但在規定維護周期更換齒輪箱油時，通過觀察排出的齒輪箱油狀態，發現油質清澈，無乳化變質現象，更無較大顆粒的雜質，只略見微量金屬粉末，且流動性正常，猜想使用一年的齒輪箱油品質仍滿足繼續使用要求，無需更換，通過查閱相關資料[1][2][3]，得知可對齒輪箱油油液成分主要參數進行檢測，分析各參數是否超標，以此判定齒輪箱油是否需要更換，可實施齒輪箱油的主動維護，避免過度維護。

經查閱相關資料[1]，評估齒輪箱油品質的方式主要有以下幾種：

3.1?理化性能衰變評估

齒輪箱油在使用過程中，內部大小齒輪不斷齒合轉動，齒輪箱油不斷受到摩擦剪切、高溫氧化等影響，導致齒輪箱油的性能會隨之變化，使用壽命也會隨之縮短。所以，齒輪箱油的運動粘度、總酸值是其主要評價指標；

3.2?環境情況評估

在列車的運行過程中，齒輪箱受空氣中的水分和粉塵入侵，會加速齒輪箱油的乳化變質，導致齒輪箱油品質降低，因此，齒輪箱油中的水分及硅（Si）元素的含量是評估污染情況的主要指標；

3.3?硫磷型添加劑消耗評估

齒輪箱油中添加有硫磷型極壓抗磨劑，可提高油品的抗磨性能，隨著齒輪箱不停的工作，極壓抗磨劑會逐漸消耗，導致潤滑油的極壓性能降低，所以可以對油品中添加劑硫和磷的含量進行評估，以此確定油品質量；

3.4?磨損情況評估

齒輪箱在長期的使用下，內部齒輪不斷齒合轉動，齒輪間磨損在所難免，齒輪箱油中的金屬顆粒也會隨之增多，進而加速齒輪及軸承的磨損，以及加速油品的氧化，導致油品質量下降，而金屬顆粒主要以鐵為主，所以，鐵（Fe）的含量是磨損評估的主要評價指標。

為了探索齒輪箱油可使用期限，隨機挑選了3個轉向架各1個齒輪箱作為考察對象，當齒輪箱油使用一年后，對其進行取樣檢測，未對齒輪箱油進行更換并維持繼續運營，并定期通過觀察窗查看油品狀態，確認齒輪箱油沒有乳化變質及金屬粉末無明顯增多的情況，在齒輪箱油使用至1年、1.25年、1.5年時分別取樣并進行關鍵參數檢測，據此推斷齒輪箱油的可使用期限。

為保證油樣檢測結果的可信性，特委托專業檢測機構對考察齒輪箱油進行采樣檢測，經過三次采樣及油品分析，各項評估參數的檢測結果顯示為均在正常范圍內，評定為油品狀態良好，可以繼續使用，每次檢測的各項參數如下表所示：

4?趨勢分析

根據每次采樣分析結果對各項指標進行趨勢分析，詳見下圖：由以上趨勢分析圖可知，齒輪箱油在使用一段時間后，100℃運動粘度、總酸值、水分含量、硅含量、鐵含量會升高，磷含量、硫含量會降低，符合齒輪箱油使用后的各成分變化規律。

綜合分析各參數的變化趨勢可知，齒輪箱油的總酸值變化率較其他參數更快，是影響齒輪箱油使用周期的主要因素。

根據總酸值變化趨勢，對齒輪箱油的總酸值變化規律做出線性擬合曲線，并求出擬合方程：

為總酸值的檢測指標；為運營時間，以年為單位。

由表1可知，齒輪箱油的總酸值應不大于3.6，由該擬合方程可估算出齒輪箱油的使用期限應為3.3年，考慮到齒輪箱油檢測樣本最長使用時間只有1.5年，后期齒輪箱油品質變化存在不確定性，為確保齒輪箱油的質量，在估算的可使用期限值下乘以安全系數0.6，得出齒輪箱油的安全使用年限為2年。

5?探索意義

通過對齒輪箱油的檢測分析，齒輪箱油的更換周期可由一年延長至兩年，延長換油周期可避免齒輪箱的過度維護，一方面可以減少投入更多的人力物力，可大大降低運營成本，另一方面可以縮短列車因維護需要的扣停時間，提高列車的運用率。

6?結論

（1）通過對齒輪箱油抽樣檢測分析，在齒輪箱油分別使用至1年、1.25年、1.5年時，油品的相關參數均在正常范圍內，齒輪箱油可繼續使用。

（2）通過對三次檢測結果中各項參數的趨勢分析及評估，對齒輪箱油油品影響較大的是總酸值，在車輛運用時需加大關注力度。

（3）在正常的運行條件下，齒輪箱油的安全使用期限為兩年。

參考文獻：

[1]?高軍，李來順，趙海板，等.?高速動車組齒輪箱換油周期研究[J].?潤滑與密封，2015，40（2）：89-92.

[2]楊其明，嚴新平，賀石中，等.油液檢測現場實用技術[M].北京：機械工業出版社，2006.

[3]周新聰，劉東風，程海明，等.主動維修策略與油液分析技術[J].液壓與氣動，2004（6）：78-80.

作者簡介：羅超勇（1988—??），男，漢族，湖南常德人，碩士，工程師，研究方向：地鐵車輛。