一例HXD3C機(jī)車車體通風(fēng)機(jī)軸承故障分析及建議

高 偉，張鐵竹，俎以宏

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451460)

1 故障概況

2015年2月26日，武昌南機(jī)務(wù)段運(yùn)用車間西線車隊(duì)K736次機(jī)班乘務(wù)員，21時(shí)30分襄陽(yáng)派班室出勤，23時(shí)25分襄陽(yáng)東站接HXD3C0243機(jī)車，開車前機(jī)車檢查試驗(yàn)正常。23時(shí)45分襄陽(yáng)東開車，1時(shí)59分列車運(yùn)行到安陸至云夢(mèng)區(qū)間，機(jī)車突然跳主斷，微機(jī)顯示屏顯示“APU2接地”，緊接著顯示“APU1接地，APU1、APU2不動(dòng)，車體通風(fēng)機(jī)1、2故障，油泵MA22、21故障，壓縮機(jī)MA19、20故障”。進(jìn)行小復(fù)位后，主斷仍合不上，機(jī)車無(wú)壓無(wú)流，2時(shí)01分在區(qū)間停車。

乘務(wù)員向車站報(bào)告后，2時(shí)04分按照段技術(shù)人員指示切除輔助變流器APU2,主斷仍合不上，把低壓柜所有輔機(jī)電機(jī)自動(dòng)開關(guān)都置斷開位后，主斷正常閉合，然后逐個(gè)恢復(fù)輔機(jī)自動(dòng)開關(guān)，當(dāng)恢復(fù)到車體通風(fēng)機(jī)2自動(dòng)開關(guān)時(shí)，主斷跳開，因此判斷車體通風(fēng)機(jī)2有接地。故障隔離機(jī)車車體通風(fēng)機(jī)2后，進(jìn)行機(jī)車大復(fù)位，主斷正常閉合，機(jī)車試風(fēng)后，2時(shí)32分開車，4時(shí)22分到達(dá)武昌站。

2 故障原因及分析

2.1 故障原因

故障機(jī)車回段后，技術(shù)人員對(duì)故障機(jī)車進(jìn)行高壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，重新恢復(fù)閉合車體通風(fēng)機(jī)2自動(dòng)開關(guān)后，車體通風(fēng)機(jī)1和2均可正常啟動(dòng)，但車體通風(fēng)機(jī)2啟動(dòng)后有較大振動(dòng)及異音，幾分鐘后，機(jī)車跳主斷，微機(jī)顯示屏顯示“APU2接地”，緊接著顯示“APU1接地，APU1、APU2不動(dòng)，車體通風(fēng)機(jī)1、2故障”。檢修人員拆開顯示故障接地的車體通風(fēng)機(jī)2接線盒，發(fā)現(xiàn)車體通風(fēng)機(jī)2風(fēng)機(jī)對(duì)外引線端子處絕緣套管有過熱痕跡，對(duì)引線端子用500 V兆歐表進(jìn)行絕緣測(cè)試，絕緣電阻為0兆歐，電機(jī)繞組接地。

為進(jìn)一步查找電機(jī)振動(dòng)大和接地故障原因，檢修人員對(duì)車體通風(fēng)機(jī)進(jìn)行解體檢查。拆下電機(jī)端蓋，發(fā)現(xiàn)電機(jī)傳動(dòng)端軸承外油封脫落，端蓋軸承散架，軸承支架斷裂，軸承滾柱脫落。轉(zhuǎn)子撥出后，可見轉(zhuǎn)子軸頸拉傷，有過燒痕跡，轉(zhuǎn)子鐵芯表面拉痕嚴(yán)重。更嚴(yán)重的是，定子內(nèi)部發(fā)生掃膛，定子鐵芯和繞組拉傷變形，繞組絕緣漆包線破損，繞組間可見散落的細(xì)小銅鎦顆粒，定子內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有殘留軸承保持架碎片及防松墊圈。再次用萬(wàn)用表對(duì)定子繞組磨破部分進(jìn)行對(duì)地測(cè)量，電阻為0。因此判定，機(jī)車運(yùn)行中跳主斷是由于車體通風(fēng)機(jī)定子繞組接地，進(jìn)而使輔助變流器APU2接地、APU1接地造成的。

2.2 原因分析

從電機(jī)解體發(fā)現(xiàn)的多個(gè)不正常痕跡可以推斷，機(jī)車運(yùn)行中電機(jī)發(fā)生了掃膛現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了電機(jī)定子繞組接地，機(jī)車跳主斷后影響了正常行車。因此，重點(diǎn)分析電機(jī)發(fā)生的掃膛故障。

(1)對(duì)解體的電機(jī)配件仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，電機(jī)傳動(dòng)端軸承壓蓋和軸承外油封都有摩擦發(fā)熱的痕跡，而且油封有變形。軸承壓蓋安裝在電機(jī)端蓋上軸承座外側(cè)，是固定不動(dòng)的，而軸承外油封是通過加熱套裝在電機(jī)軸的上軸頸部位，電機(jī)運(yùn)行時(shí)外油封隨著電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。正常電機(jī)組裝順序是先加熱套裝油封再裝上軸承壓蓋，組裝后兩者應(yīng)有一定的間隙，不會(huì)發(fā)生摩擦。因此技術(shù)人員做出推測(cè)，如果油封加熱套裝不到位，或者油封變形，都有可能導(dǎo)致電機(jī)組裝后軸承壓蓋和外油封間隙變小，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后兩者發(fā)生摩擦，造成軸承發(fā)熱，內(nèi)外油封受熱后脫落，進(jìn)一步加劇摩擦，同時(shí)軸承室內(nèi)潤(rùn)滑油受熱融化溢出，軸承滾柱干磨，發(fā)熱加劇，軸承保持架變形破裂。由于保持架變形破裂，軸承滾柱散開，有可能導(dǎo)致電機(jī)定轉(zhuǎn)子間隙發(fā)生改變，定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不同心，定轉(zhuǎn)子之間互磨，同時(shí)破裂的保持架碎片進(jìn)入定轉(zhuǎn)子間隙刮傷定子繞組，繼而造成電機(jī)掃膛，繞組絕緣破損發(fā)生電機(jī)匝間短路與繞組接地，電機(jī)燒損。

(2)對(duì)解體的電機(jī)端蓋軸承座內(nèi)徑、軸承外圈直徑進(jìn)行測(cè)量，軸承座內(nèi)徑52.048 mm，軸承外圈直徑51.98 mm，兩者間隙為0.068 mm，軸承外圈與軸承座配合間隙超出正常范圍0～0.027 mm。由于此數(shù)據(jù)在軸承故障發(fā)生后測(cè)量，也可能是軸承發(fā)熱變形造成，因此不作為故障判斷的依據(jù)。

從以上分析和變形的油封驗(yàn)證可以得出結(jié)論如下。

電機(jī)解體組裝時(shí)外油封組裝不到位或者油封有變形，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)外油封和軸承壓蓋之間摩擦，引起軸承發(fā)熱，油封脫落，潤(rùn)滑油流失，進(jìn)而引起軸承干磨，發(fā)熱加劇，保持架變形破裂，碎片進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，電機(jī)掃膛后繞組絕緣破損，電機(jī)發(fā)生接地。

車體通風(fēng)機(jī)由機(jī)車輔助變流器供電，因車體通風(fēng)機(jī)2接地，引起輔助變流器APU2接地故障。機(jī)車裝載有兩組輔助變流器APU1和APU2,正常時(shí)兩組同時(shí)工作，當(dāng)APU2故障時(shí)，APU1代替APU2為所有負(fù)載提供電源。但2端車體通風(fēng)機(jī)接地故障未消除，亦引起APU1故障接地而封鎖，機(jī)車跳主斷，機(jī)車無(wú)壓無(wú)流，牽引封鎖。

3 建議及措施

通過查閱機(jī)車檢修記錄，該車3個(gè)月以前剛剛做過二年檢，修后走行46 992 km。顯然造成此故障的責(zé)任部門為檢修單位，后調(diào)查此電機(jī)為委外修，檢修單位質(zhì)量監(jiān)督不到位。為防止機(jī)車輔助電機(jī)再發(fā)生類似故障，影響正常行車，提出以下建議。

(1)檢修單位應(yīng)對(duì)電機(jī)質(zhì)量檢驗(yàn)流程、重要工序全部覆蓋到位，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患。

(2)根據(jù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)，將電機(jī)軸承壓裝工序納入關(guān)鍵工序管理，進(jìn)一步優(yōu)化控制項(xiàng)點(diǎn)，以增強(qiáng)質(zhì)量管理的針對(duì)性。

(3)加強(qiáng)職工技術(shù)培訓(xùn)，學(xué)習(xí)電機(jī)組裝工藝及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高電機(jī)檢修技能。

[1] 張曙光.HXD3型電力機(jī)車[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2009.

[2]張鐵竹，王秀清.交流傳動(dòng)機(jī)車牽引與控制[M]. 成都：西南交大出版社，2014.