齒輪箱潤(rùn)滑油對(duì)牽引電機(jī)軸承報(bào)警故障的影響分析

王永明

（中車太原機(jī)車車輛有限公司電機(jī)車間， 山西 太原 030027）

引言

一般來(lái)說(shuō)，軸承故障為振動(dòng)報(bào)警和溫升報(bào)警，統(tǒng)計(jì)比例來(lái)看振動(dòng)報(bào)警比較多，主要原因?yàn)闈?rùn)滑不良、滾道剝離、滾道電蝕、異物浸入等，溫升報(bào)警引起的原因?yàn)闈?rùn)滑缺失、潤(rùn)滑脂過(guò)量、組裝游隙過(guò)小、部件接磨。2015年初開(kāi)始，某機(jī)務(wù)段接連發(fā)生數(shù)起牽引電機(jī)軸承報(bào)警故障，電機(jī)解體后檢查均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，重新更換軸承裝配后報(bào)警現(xiàn)象消除。由于發(fā)生次數(shù)較多，且發(fā)生后電機(jī)技術(shù)人員只接觸到牽引電機(jī)，技術(shù)人員一直努力查找根本原因但無(wú)明顯收獲。但SS4G 687的報(bào)警排查解開(kāi)了近期軸承故障的主要原因。SS4G 687機(jī)車2012年12月廠修，修后走行36萬(wàn)km，2015年6月26日，在榆次折返段軸報(bào)顯示A節(jié)1-5、B節(jié)2-2報(bào)警，進(jìn)廠檢查處理，得以全面進(jìn)行排查，得出驚人結(jié)果，齒輪潤(rùn)滑對(duì)軸承報(bào)警影響很大。

1 軸報(bào)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)軸報(bào)預(yù)警部位1、6點(diǎn)為左右軸箱處，2、5點(diǎn)為牽引電機(jī)端蓋處，3、4點(diǎn)為左右抱軸瓦處。2、5點(diǎn)傳感器裝在端蓋一處，在主極顯示屏顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括：保持架內(nèi)、保持架外、內(nèi)環(huán)、外環(huán)、滾單、滾雙、齒輪、鄰齒輪、軸溫。包括齒輪、電機(jī)軸承，因此需對(duì)齒輪箱和電機(jī)進(jìn)行排查。對(duì)報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行了確認(rèn)，確認(rèn)顯示確實(shí)檢測(cè)到2015年6月26日15∶50～16∶02軸承溫度為90～94℃，如表1所示。

根據(jù)軸承溫度上升趨勢(shì)，必須對(duì)電機(jī)落修檢查。否則有可能發(fā)生軸承固死或者軸熱切的故障。從其他數(shù)據(jù)看，2點(diǎn)檢測(cè)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他異常。檢查A節(jié)軸報(bào)數(shù)據(jù)，情況類似。由于該車運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)出現(xiàn)兩臺(tái)牽引電機(jī)報(bào)警，因此決定作為特殊案例專項(xiàng)查找原因。即先整車排查、再輪對(duì)吻合試驗(yàn)、電機(jī)空轉(zhuǎn)試驗(yàn)、解體檢查、軸承檢測(cè)。

表1 B2位部分軸報(bào)數(shù)據(jù)

2 落車解體過(guò)程分析

首先技術(shù)人員在地溝進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)齒輪箱油位普遍偏低。由于此種老式齒輪箱結(jié)構(gòu)，不能直接觀察到油位，檢查人員用油尺進(jìn)行了檢測(cè)，檢查結(jié)果顯示油位均在最低限以下，由于不是原車油尺，只能作為參考，不能確認(rèn)油位是否真的偏低[1]。A節(jié)一位，B節(jié)二位齒輪箱油顏色較其他位較顯發(fā)紅，報(bào)警為位置處大齒輪齒面略顯發(fā)銹，如圖1所示。

圖1 齒輪箱潤(rùn)滑油顏色較差

隨后決定抬車后進(jìn)一步檢查，為避免直接解體影響排查的完整性，排查結(jié)論得到段方認(rèn)可，邀請(qǐng)段方技術(shù)人員一同參與，抬車后經(jīng)技術(shù)人員分析確認(rèn)，齒輪箱確實(shí)儲(chǔ)油不足，油位低于齒輪潤(rùn)滑線，大齒輪有輕微膠合。由于大齒輪已膠合，不需要繼續(xù)吻合試驗(yàn)，推斷齒輪嚙合存異常，可能存在齒輪超溫傳入電機(jī)軸承傳感器，引起軸承報(bào)警。接下來(lái)廠段雙方共同對(duì)齒輪箱進(jìn)行了檢查。檢查發(fā)現(xiàn)，齒輪嚙合確實(shí)存在異常磨損，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪齒面均存在不同程度的磨損，齒面有干磨拉痕及鐵粉，嚙合部位有膠合痕跡。磨損情況如下圖2、圖3、圖4所示，上箱打開(kāi)后小齒輪有磨損，從動(dòng)齒輪有磨損現(xiàn)象，嚙合部位有明顯干磨拉痕，齒面有拉手感鐵粉及鐵屑。

圖2 主動(dòng)齒輪齒面有磨損

圖3 從動(dòng)齒輪齒面有磨損

圖4 嚙合部位齒面存在干磨跡象

仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)大齒輪齒根部位有大量鐵粉集聚，齒面有發(fā)紅的油脂及鐵銹痕跡。明顯有發(fā)熱產(chǎn)生的銹蝕和雜物，如圖5。

圖5 嚙合部位存在銹蝕現(xiàn)象

打開(kāi)上箱后對(duì)下箱進(jìn)行檢查，齒輪箱下箱拉出后檢查發(fā)現(xiàn)齒輪箱油幾乎消耗殆盡如圖，不能觸及齒面。未報(bào)警的齒輪箱油較為清澈透明，抱警齒輪箱（如圖6）B節(jié)二位二點(diǎn)處齒輪箱油脂幾乎耗盡且剩余部分黏稠發(fā)暗。

圖6 油脂量缺少且黏稠發(fā)暗

對(duì)主動(dòng)齒輪檢查，未報(bào)警部位齒輪面標(biāo)識(shí)清楚、無(wú)變色（A節(jié)一位二點(diǎn)處）如圖7。報(bào)警部位過(guò)熱變色，標(biāo)識(shí)字跡已經(jīng)完全看不清（A節(jié)一位五點(diǎn)處），未報(bào)警部位齒輪面標(biāo)識(shí)能清楚、有輕微變色（A節(jié)二位五點(diǎn)處），報(bào)警部位過(guò)熱變色，標(biāo)識(shí)字跡已經(jīng)完全看不清（B節(jié)二位二點(diǎn)處），如圖8、圖9。

圖7 齒輪面標(biāo)識(shí)正常

圖8 未報(bào)警部位齒輪面輕微變色

圖9 報(bào)警部位齒輪過(guò)熱變色

初步斷定，因齒輪箱潤(rùn)滑油不足，不能形成油膜，造成大小齒運(yùn)行過(guò)程中齒面金屬摩擦，產(chǎn)生大量摩擦熱量。由于齒輪嚙合頻次高，小齒輪短時(shí)間急劇升溫，大齒輪嚙合頻率低，溫升較慢[2]。因金屬較空氣導(dǎo)熱快，熱量傳至電機(jī)軸和軸承，引起軸承溫升報(bào)警，需要確認(rèn)電機(jī)軸承是否存在發(fā)熱問(wèn)題。

3 牽引電機(jī)空轉(zhuǎn)試驗(yàn)及解體排查

為確認(rèn)電機(jī)軸承是否也發(fā)生溫升報(bào)警，退齒后牽引電機(jī)吊至電機(jī)試驗(yàn)站進(jìn)行空轉(zhuǎn)試驗(yàn)。空轉(zhuǎn)一小時(shí)。軸承溫升檢測(cè)正常，軸承解體檢測(cè)結(jié)果合格。

電機(jī)解體檢查，電機(jī)軸承蓋打開(kāi)后，檢查油脂量正常，舊油脂略微發(fā)硬，沒(méi)有雜物，如圖10所示。按照走行公里及正常運(yùn)行油脂對(duì)比，無(wú)異常。

圖10 牽引軸承潤(rùn)滑脂顏色正常

4 結(jié)論

結(jié)合整個(gè)過(guò)程及其余機(jī)車對(duì)比，該車已經(jīng)運(yùn)行兩年多，走行30多萬(wàn)km，經(jīng)過(guò)數(shù)次輔修整備，排除出廠裝配不良原因。電機(jī)單獨(dú)測(cè)試無(wú)報(bào)警，排除電機(jī)軸承質(zhì)量問(wèn)題，肯定溫升為齒輪在無(wú)潤(rùn)滑的狀態(tài)下金屬摩擦產(chǎn)生發(fā)熱，熱傳導(dǎo)引起的報(bào)警。由于傳感器報(bào)警只顯示為軸承報(bào)警，在電機(jī)解體過(guò)程中無(wú)人關(guān)注齒輪箱是否缺油，重新裝配后消除了齒輪箱缺油現(xiàn)象，導(dǎo)致之前的分析一直沒(méi)有結(jié)果。因?yàn)樵斐蓤?bào)警的原因?yàn)辇X輪箱潤(rùn)滑脂消耗后未及時(shí)補(bǔ)充，造成齒輪嚙合狀態(tài)失效，引起純金屬機(jī)械摩擦，產(chǎn)生大量摩擦熱，引起溫升報(bào)警，如果不及時(shí)補(bǔ)潤(rùn)滑脂，其他軸報(bào)也將發(fā)生溫升報(bào)警。值得慶幸的是，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有造成較大事故，此次由于對(duì)全過(guò)程跟蹤分析，意外發(fā)現(xiàn)是齒輪發(fā)熱，是對(duì)目前判斷的有效補(bǔ)充，避免單獨(dú)分析發(fā)生方向性錯(cuò)誤。此次故障得到的經(jīng)驗(yàn)是保養(yǎng)維護(hù)必須執(zhí)行到位，足額足量加潤(rùn)滑脂，定期檢查，避免發(fā)生嚴(yán)重故障。責(zé)任判定：保養(yǎng)缺失，非牽引電機(jī)質(zhì)量原因。

5 結(jié)語(yǔ)

全面徹底檢查，能準(zhǔn)確地找到問(wèn)題的根源，此次排查為之前發(fā)生的軸承報(bào)警和齒輪磨損相關(guān)聯(lián)的猜測(cè)提供依據(jù)，盡管該起事故明顯責(zé)任為維護(hù)保養(yǎng)及定期檢查原因，但維護(hù)使用不當(dāng)引起的故障可能發(fā)生在機(jī)車質(zhì)量期，相應(yīng)產(chǎn)生的附加責(zé)任會(huì)關(guān)聯(lián)機(jī)車質(zhì)量評(píng)定和機(jī)車的正常使用。檢修企業(yè)和使用單位各工序相互關(guān)聯(lián)，其維護(hù)使用中質(zhì)量點(diǎn)銜接相互引起重視，（廠修）企業(yè)不能依靠使用單位保養(yǎng)維護(hù)，使用單位不能指望修理單位一次性一勞永逸做好。建議機(jī)車各交接工序及交接提醒通知，確認(rèn)下工序及后期注意事項(xiàng)，避免引起其他質(zhì)量問(wèn)題。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，后期排查，規(guī)范加油維護(hù)后，至今一年來(lái)，該段再?zèng)]有發(fā)生過(guò)軸承報(bào)警事故。

[1]邢存臻.牽引電機(jī)的維護(hù)與檢修[M].石家莊：鐵道學(xué)會(huì)出版社，1986.

[2]居志堯.牽引電動(dòng)機(jī)檢修技術(shù)問(wèn)答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.