HXD1C型機車牽引電機常見故障的原因分析及處理方法

韓春陽 朱 琳

(南車洛陽機車有限公司技術中心 河南 洛陽 471002)

HXD1C型機車牽引電機常見故障的原因分析及處理方法

韓春陽 朱 琳

(南車洛陽機車有限公司技術中心 河南 洛陽 471002)

闡述了HXD1C型機車牽引電機三類常見故障的原因及處理方法，為牽引電機故障處理和機車運用提供了一定的參考。

HXD1C型電力機車；牽引電機；小齒輪軸；軸承

HXD1C型機車是干線貨運用六軸交流電傳動電力機車，由南車株洲電力機車有限公司為適應中國鐵路運輸市場的需要而研制的主型機車，機車每軸裝有一臺最大功率為1 225 kW 的交流牽引電機。從2010年開始， HXD1C型機車陸續(xù)發(fā)生多起牽引電機小齒輪軸斷裂故障、牽引電機傳動端軸承故障、牽引電機定子線圈故障等，嚴重影響了機車的正常運用，甚至影響到了行車安全。因此，找出上述故障的原因，并加以整改處理，減少此類故障的發(fā)生十分必要。

1 小齒輪軸斷裂故障

1.1 原因分析

HXD1C型機車牽引電機小齒輪軸斷裂故障的典型現象如下：小齒輪軸、電機轉軸均在小齒輪軸靠近齒端的第一道環(huán)形油槽位置，如圖1所示。

圖1 小齒輪軸斷裂示意圖

轉軸和小齒輪的斷裂性質均為旋轉彎曲疲勞，轉軸疲勞源區(qū)位于內圓與小齒輪油槽交界處，小齒輪疲勞源區(qū)位于油槽與油孔交界處[1]。電機轉軸與小齒輪軸的斷裂順序為：疲勞首先在小齒輪軸的油孔處起始并向圓周兩側擴展，在疲勞起始一段時間后，電機轉軸在其內圓應力集中處也出現疲勞，并向圓周兩側擴展，直至斷裂，電機轉軸也隨之斷裂。

通過對多起HXD1C型機車牽引電機小齒輪軸斷裂的調查、檢測、分析，確定引起小齒輪軸斷裂的主要原因如下：

(1)小齒輪軸的表面環(huán)形油槽和徑向油孔交界處加工粗糙，致使該部位在過盈配合時存在較大的應力集中[2]，形成早期裂紋源，造成小齒輪軸斷裂；

(2)小齒輪軸油槽R1.5 mm的過渡圓弧加工工藝不到位，沒有很好地過渡，產生尖角，嵌傷了電機轉軸，引起電機轉軸及小齒輪軸斷裂；

(3)部分區(qū)間運用條件惡劣，加速了該部分裂紋的產生與擴展。

1.2 整改措施

(1)將小齒輪軸油槽從R1.5 mm改為R4 mm，并要求對小齒輪軸的表面環(huán)形油槽和徑向油孔交界處、表面環(huán)形油槽與表面的交界處進行修磨。

(2)加強小齒輪軸入庫檢驗，重新修訂小齒輪軸入庫檢驗文件，入庫檢查重點檢查項目增加了油槽圓弧R4 mm尺寸、錐度過渡區(qū)域的粗糙度及注油孔倒角是否按要求進行修磨等。

2 牽引電機傳動端軸承故障

2.1 原因分析

將牽引電機傳動端軸承潤滑油樣送專業(yè)機構檢測與分析，檢測結果表明潤滑油中含有砂塵顆粒，磨損與潤滑油中的硅濃度(砂塵顆粒污染)存在顯著相關性，高砂塵顆粒污染導致其高磨損，是影響軸承使用壽命和失效的重要原因。

通過對砂粒的分析發(fā)現，進入軸承室的砂粒與撒砂器中砂粒一致，可以確定污染軸承潤滑油的砂粒是機車撒砂后，通過牽引電機下端通氣孔進入內油封、再通過回油通道進入軸承室的(見圖2)。

1—端蓋；2—內油封；3—軸承；4—D端軸承蓋；5—軸承擋圈；6—油繩；7—回油通道；8—密封圈；9—氣壓平衡通道。圖2 牽引電機傳動端潤滑油路示意圖

2.2 整改措施

為了防止砂塵通過電機端蓋通氣孔進入軸承潤滑系統(tǒng)，在牽引電機傳動端下端通氣孔內加裝了通氣管，以改變通氣孔的氣流入口方向，避免了機車在撒砂時砂塵通過電機端蓋通氣孔進入軸承潤滑系統(tǒng)。

3 牽引電機定子引線故障

3.1 原因分析

HXD1C型機車牽引電機定子故障的表現方式主要是接地、匝間短路、逆變過流、缺相等4個方面[3]。通過解體牽引電機發(fā)現，故障集中表現在牽引電機定子引線斷裂或燒損故障，屬于機械故障而非絕緣系統(tǒng)故障。從故障的位置和表現形式看，造成接頭在熱影響區(qū)發(fā)生斷裂的原因有以下2點：

(1)因焊接溫度、焊接時間對定子引線并頭焊接質量有很大影響，定子并頭焊接時，部分員工的操作不到位，導致焊接接頭存在質量缺陷；

(2)運用中振動、溫度變化加速故障的發(fā)生。

3.2 整改措施

通過對牽引電機定子引線制作及定子并頭焊接的工藝優(yōu)化，可以有效改善定子引線及并頭焊接質量，增加定子引線并頭焊接的抗拉強度等，具體方法如下：

(1)對電阻釬焊和感應釬焊分別進行驗證，選取更為合適的釬焊方式；

(2)通過調整定子線圈引線頭長度，適當增加預留引線頭的長度，分散引線調整時的應力集中；

(3)通過工裝工具的改進，使引線頭調整時呈圓弧形狀，不出現彎折的尖角，避免定子引線出現應力集中現象。

4 結束語

通過日常維護、檢測檢修、工藝優(yōu)化等方式方法可避免HXD1C型機車牽引電機出現上述三類故障，保障機車運用，維護運用安全。

[1] 沈本蔭.牽引電機[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

[2] 胡志強.電機制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3] 劉慧娟.電機學[M].北京：北京交通大學出版社，2012.□

(編輯：李琳琳)

2095-5251(2016)01-0037-02

2015-05-12

韓春陽(1986-)，男，本科學歷，工程師，從事電氣技術工藝工作。

U262.46

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