牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承故障分析與處理

常永華

摘 要：牽引電機(jī)作為機(jī)車動(dòng)力傳遞的重要組成部分，其工作運(yùn)行的質(zhì)量直接關(guān)系著機(jī)車的運(yùn)行效率，而軸承是牽引機(jī)中最為重要的部件，其主要承擔(dān)著轉(zhuǎn)子重量以及機(jī)車行駛過(guò)程中出現(xiàn)的振動(dòng)與沖擊，在實(shí)際應(yīng)用中，由于牽引電機(jī)軸承出現(xiàn)故障而影響機(jī)車正常運(yùn)行的情況時(shí)有發(fā)生，因此對(duì)牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承故障分析與處理進(jìn)行探討具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：牽引電機(jī)；驅(qū)動(dòng)端軸承；齒輪箱油

中圖分類號(hào)：TH133 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

鐵路運(yùn)輸作為承擔(dān)我國(guó)大部分運(yùn)輸任務(wù)的基礎(chǔ)性運(yùn)輸方式，其行駛安全、穩(wěn)定、快捷運(yùn)行關(guān)系著社會(huì)民生與發(fā)展，而牽引電機(jī)作為機(jī)車動(dòng)力傳遞的重要組成部分，其工作運(yùn)行的質(zhì)量直接關(guān)系著機(jī)車的運(yùn)行效率。軸承是牽引機(jī)中最為重要的部件，其主要承擔(dān)著轉(zhuǎn)子重量以及機(jī)車行駛過(guò)程中出現(xiàn)的振動(dòng)與沖擊，因此，高質(zhì)量的軸承對(duì)機(jī)車的穩(wěn)定行駛具有積極作用。但是在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)機(jī)車牽引機(jī)軸承磨損、電機(jī)卡死等情況，其對(duì)機(jī)車的安全運(yùn)行造成巨大威脅。因此，該文以HXD2型交流傳動(dòng)電力機(jī)車為研究對(duì)象，其牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承早期出現(xiàn)了異常磨損現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了列車的運(yùn)行安全。該文首先闡述了牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承故障成因，之后根據(jù)對(duì)牽引機(jī)的外觀檢查以及齒輪箱油的檢查得出分析結(jié)論，最后結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)提出牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承故障處理措施，以期為機(jī)車的正常行駛提供基礎(chǔ)保障。

1 牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承故障成因

某電力機(jī)務(wù)段使用的180臺(tái)HXD2型電力機(jī)車由于自運(yùn)營(yíng)以來(lái)長(zhǎng)時(shí)間處在滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷，因此，機(jī)車的運(yùn)行質(zhì)量大打折扣，牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承發(fā)生嚴(yán)重磨損，影響到機(jī)車的安全穩(wěn)定行駛。在2009年11月3日，HXD2型機(jī)車更是出現(xiàn)4臺(tái)機(jī)車的10臺(tái)牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承磨損問(wèn)題。在事故出現(xiàn)后，機(jī)段的維護(hù)人員對(duì)HXD2型機(jī)車牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承間隙情況進(jìn)行了檢查。

根據(jù)查閱原設(shè)計(jì)規(guī)范可知，HXD2型機(jī)車牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承的設(shè)計(jì)間隙是0.12 mm～0.2 mm，而軸承的報(bào)廢間隙為0.27 mm，而根據(jù)普查得到的牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承間隙測(cè)量可知，10臺(tái)牽引電機(jī)中的78臺(tái)軸端軸承的間隙超過(guò)設(shè)計(jì)值，即發(fā)生軸承磨損情況。下面將從拆解外觀檢查以及齒輪箱油兩方面分析牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承故障成因。

1.1 拆解外觀檢查及分析

該次進(jìn)行的拆解外觀檢查主要包括故障牽引電機(jī)處傳動(dòng)齒輪的檢查以及齒輪現(xiàn)場(chǎng)拆解的分析。其中，對(duì)牽引電機(jī)故障齒輪拆解后發(fā)現(xiàn)，故障軸承滾柱表面的磨損程度較大，甚至一些滾柱表面還出現(xiàn)凹坑。部分軸承已經(jīng)完全損壞。對(duì)全部故障軸承拆解檢查后，大約1/2的滾柱表面出現(xiàn)磨損，且在軸承內(nèi)環(huán)位置可發(fā)現(xiàn)較為明顯的磨損痕跡。在調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)一些軸承由于受損嚴(yán)重而無(wú)法正常使用。經(jīng)過(guò)對(duì)故障牽引電機(jī)處傳動(dòng)齒輪的檢查發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)齒輪并無(wú)明顯損傷，但在齒輪的表明存在明顯的黑色灰塵。

從拆解檢查來(lái)看，軸承表面沒(méi)有明顯遭受沖擊的痕跡，滾柱、軸承內(nèi)套有較為明顯，而滾柱和內(nèi)套間磨損嚴(yán)重且主動(dòng)齒輪表面存在明顯的黑色灰塵，初步判定為齒輪箱油存D 污染。HXD2型機(jī)車牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端采用的是圓柱滾子軸承，把齒輪箱內(nèi)齒輪油當(dāng)成潤(rùn)滑金來(lái)進(jìn)行軸承的潤(rùn)滑，而牽引電機(jī)的冷卻風(fēng)從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入后流經(jīng)定子、轉(zhuǎn)子通風(fēng)口，而另外一路則是流經(jīng)軸承驅(qū)動(dòng)端端蓋的3個(gè)通風(fēng)口，經(jīng)密封套通風(fēng)口以及回油孔進(jìn)入齒輪箱，根據(jù)分析：由于該條線路是主要的運(yùn)煤線路，線路周邊的環(huán)境受到煤灰的影響而出現(xiàn)污染，當(dāng)冷卻風(fēng)壓力大時(shí)則會(huì)使線路周邊的煤灰跟隨冷卻風(fēng)進(jìn)入齒輪箱，最終導(dǎo)致齒輪油污染，引起軸承損壞。

1.2 齒輪箱油分析

HXD2型機(jī)車齒輪油使用的是BPEnergearSHX-LS75W-90齒輪潤(rùn)滑油，為分析齒輪箱油被污染的情況首先對(duì)故障電機(jī)齒輪箱油進(jìn)行化驗(yàn)。表1為化驗(yàn)結(jié)果。

從表1中可以發(fā)現(xiàn)：齒輪油品的各項(xiàng)理化指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，而油內(nèi)鐵元素的含量較高，分析原因主要為機(jī)組鋼質(zhì)零件磨損嚴(yán)重，油中銅元素的含量也較高，這說(shuō)明軸承架部磨損程度較高，而硅元素含量過(guò)高則表明油體受到粉塵污染較為嚴(yán)重，通常來(lái)源于空氣中的粉塵污染。

2 分析結(jié)論

結(jié)合上文數(shù)據(jù)分析可以得出：HXD2型電力機(jī)車牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承出現(xiàn)游隙過(guò)大是由于齒輪油污染引起的，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中齒輪油由于被線路周邊煤灰而污染造成的軸承異常磨損。接著，對(duì)造成齒輪油被污染的原因進(jìn)行深入分析可以得知：

（1）齒輪油更換不及時(shí)。由于齒輪油更換不及時(shí)會(huì)讓箱內(nèi)磨損物不能正常排出，這就會(huì)造成箱內(nèi)污染物積聚，對(duì)軸承的潤(rùn)滑造成不良影響，最終使軸承滾柱出現(xiàn)損壞。

（2）如前文所述，該線路主要為運(yùn)煤線路，在機(jī)車行駛時(shí)不可避免地會(huì)出現(xiàn)沿線的煤灰隨冷風(fēng)進(jìn)行齒輪箱，造成齒輪油被污染，進(jìn)而使機(jī)組牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承產(chǎn)生游隙過(guò)大問(wèn)題。

（3）電機(jī)與輪對(duì)組裝前零部件和齒輪箱內(nèi)可能存在鑄造遺留的灰塵或殘?jiān)?/p>

3 牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承故障處理

為確保機(jī)車的穩(wěn)定運(yùn)行為，解決牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承故障主要采取下列措施：

（1）替換更新所有已損壞牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承，并對(duì)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。在機(jī)組內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置徑向密封環(huán)，增加電機(jī)與齒輪箱間的密封效果，進(jìn)而使冷卻風(fēng)進(jìn)入機(jī)組齒輪箱的流量。另外，將驅(qū)動(dòng)端的端蓋優(yōu)化升級(jí)降低機(jī)組密封套內(nèi)壓力，即在牽引電機(jī)和齒輪箱間的密封套內(nèi)增加3個(gè)孔，并使用鋼質(zhì)導(dǎo)管和外界相連，同樣可以有效降低進(jìn)入齒輪箱的風(fēng)量，同時(shí)增加的3個(gè)孔同樣可用來(lái)將隨著冷卻風(fēng)進(jìn)入的煤灰粉塵排出。

（2）確保機(jī)組傳動(dòng)齒輪和箱體內(nèi)部的清潔無(wú)異物。技術(shù)維修人員在更換軸承前應(yīng)首先將電機(jī)齒輪以及齒輪箱進(jìn)行整體除污，確保齒輪箱油的干凈、無(wú)污染。

（3）組織專人在牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承處黏貼溫度試紙。溫度試紙的黏貼是為了對(duì)軸承的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而保證機(jī)車的正常行駛。

（4）技術(shù)維修人員定期對(duì)齒輪箱內(nèi)磁性排油螺栓清潔。

4 結(jié)語(yǔ)

牽引電機(jī)作為機(jī)車動(dòng)力傳遞的重要組成部分，其工作運(yùn)行的質(zhì)量直接關(guān)系著機(jī)車的運(yùn)行效率，而軸承是牽引機(jī)中最為重要的部件，高質(zhì)量的軸承對(duì)機(jī)車的穩(wěn)定行駛具有積極作用。但是在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)機(jī)車牽引機(jī)軸承磨損、電機(jī)卡死等情況，其對(duì)機(jī)車的安全運(yùn)行造成巨大威脅。因此，在實(shí)際應(yīng)用中如何確保牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承不受磨損以及在牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承出現(xiàn)故障進(jìn)行處理成為重點(diǎn)。

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