降低DF型機(jī)車啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)故障率的思考

武 磊 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司合肥機(jī)務(wù)段

1 引言

合肥機(jī)務(wù)段目前共配屬各型內(nèi)燃機(jī)車200余臺(tái)，作為上海局內(nèi)燃機(jī)車中修基地，提供優(yōu)質(zhì)機(jī)車是檢修人員首要任務(wù)。近年來(lái)由于高速、重載及長(zhǎng)交路輪乘制的大力推行，機(jī)車質(zhì)量面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。

啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)是驅(qū)動(dòng)機(jī)油泵的動(dòng)力裝置，內(nèi)燃機(jī)車啟機(jī)前必須先啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)給機(jī)車潤(rùn)滑系統(tǒng)輸送潤(rùn)滑油，確保各部位的潤(rùn)滑油通過(guò)機(jī)油管系供應(yīng)到位，防止機(jī)械過(guò)熱等問(wèn)題發(fā)生，啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)故障一直是內(nèi)燃機(jī)車慣性故障，一旦發(fā)生故障機(jī)車將無(wú)法啟動(dòng)，給內(nèi)燃機(jī)車的安全運(yùn)用帶來(lái)極大隱患。

DF型內(nèi)燃機(jī)車啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)是由機(jī)車蓄電池供給110 V電壓開(kāi)始工作，通過(guò)連軸節(jié)帶動(dòng)潤(rùn)滑油泵將潤(rùn)滑油輸送到個(gè)機(jī)械部件，電機(jī)型號(hào)ZTP-41,功率4.5 kW,采用4極復(fù)勵(lì)直流電機(jī)。

2 基本思路

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)故障檢修數(shù)據(jù)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)電機(jī)火花大和震動(dòng)大是啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)故障的主要故障表現(xiàn)形式，再通過(guò)對(duì)產(chǎn)生上述2種故障現(xiàn)象的主要原因進(jìn)行綜合分析，并有針對(duì)性的制定解決措施，從而達(dá)到降低啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)故障率的目的。

3 原因分析

3.1 電機(jī)震動(dòng)大故障原因分析

（1）銅棒敲擊力度不均勻：技改前軸承安裝主要采用銅棒擊打方式進(jìn)入端蓋，銅棒敲擊力度不均勻，在擊打軸承外圈時(shí)容易碰傷保持架，使之產(chǎn)生變形。按照工藝變形量大于0.12 mm時(shí)禁用。

（2）上部滾柱下沉：組裝電機(jī)時(shí)用電樞重心吊具將電樞吊起投入到電機(jī)定子腔內(nèi)，軸承內(nèi)圈和滾柱直接接觸，互相之間容易碰撞造成內(nèi)圈或滾柱損傷。目前現(xiàn)場(chǎng)已配備軸承導(dǎo)向套，可將下沉滾柱恢復(fù)原位，有效防止軸承內(nèi)圈和滾柱相碰。

（3）無(wú)防護(hù)罩：中修為流水線作業(yè)，六臺(tái)牽引電機(jī)的軸承一次安裝完畢加入油脂放置待用，在待用過(guò)程中軸承內(nèi)很容易落入灰塵和其他雜物，使?jié)L道磨損造成軸承震動(dòng)大。目前現(xiàn)場(chǎng)已配備防護(hù)罩，可有效避免灰塵和其他雜物侵入。

（4）油脂填裝缺少專用量具：分解后的軸承為敞開(kāi)式，無(wú)法用油槍定量加油，現(xiàn)場(chǎng)多采用徒手直接給油，無(wú)法保證油脂的定量，油脂過(guò)多散熱不良，油脂過(guò)少潤(rùn)滑不良都會(huì)造成軸承震動(dòng)。按照檢修工藝，軸承加油量為150 g，誤差不得超過(guò)10%。

（5）無(wú)復(fù)檢手段：一是軸承加熱套裝于軸上，內(nèi)面沒(méi)有貼到軸承定位圈，造成滾柱不在內(nèi)圈工作面上，換向器跳動(dòng)量大，形成震動(dòng)，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生火花。二是按工藝定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙為0.5 mm~0.8 mm。而故障電機(jī)分解后發(fā)現(xiàn)定轉(zhuǎn)子氣隙量不在工藝范圍內(nèi)，通電后旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不均勻，造成電機(jī)震動(dòng)大。目前現(xiàn)場(chǎng)已使用塞尺逐臺(tái)進(jìn)行復(fù)檢，基本能夠避免此類故障發(fā)生。

3.2 電機(jī)火花大故障原因分析

（1）換向片槽口倒角?。喊匆竺總€(gè)換向片槽口倒角40°~50°，云母槽下刻深度0.3 mm~0.5 mm。電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)用后換向片倒角磨平，造成火花大。換向器倒角小，又加劇碳刷磨損，使換向片槽內(nèi)碳粉聚集，造成換向片間短接形成火花。

（2）刷架中心位目測(cè)測(cè)量精度低：試驗(yàn)時(shí)憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整刷架圈，沒(méi)有專用儀器，刷架圈偏離中心位，造成火花大。目前現(xiàn)場(chǎng)已配置電機(jī)刷架中心位測(cè)量?jī)x。即電機(jī)勵(lì)磁繞組接6 V直流脈沖電源，正負(fù)刷架接0~25 mV雙向毫伏表，接通電源，轉(zhuǎn)動(dòng)刷架圈，毫伏表指針擺動(dòng)量最小時(shí)為止（最大不超過(guò)2 mV）。

（3）萬(wàn)用表測(cè)量精度低：用萬(wàn)用表測(cè)量各繞組內(nèi)阻值，誤差比較大，有時(shí)超出標(biāo)準(zhǔn)值10%，容易造成火花大。目前現(xiàn)場(chǎng)已采用直流雙臂電橋（微歐計(jì)）測(cè)量各繞組阻值，且繞組阻值誤差控制在10%之內(nèi)。

（4）電機(jī)檢查孔蓋打開(kāi)時(shí)間長(zhǎng)：?jiǎn)?dòng)機(jī)油泵電機(jī)檢查孔蓋為四個(gè)固定安裝螺絲，拆卸不方便，容易造成漏檢，電機(jī)出現(xiàn)輕微火花時(shí)不能及時(shí)處理，形成較大火花。按技術(shù)部門要求要在30 s內(nèi)打開(kāi)電機(jī)檢查孔蓋進(jìn)行處理。

通過(guò)對(duì)以上故障原因進(jìn)行綜合分析，可以發(fā)現(xiàn)銅棒敲擊力度不均勻、油脂填裝缺少專用量具、換向片槽口倒角小以及電機(jī)檢查孔蓋打開(kāi)時(shí)間長(zhǎng)是造成啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)故障的主要原因。

4 控制措施

（1）制作軸承壓裝裝置。不同大小的軸承使用不同規(guī)格的壓板，杜絕捶擊軸承現(xiàn)象，確保軸承無(wú)損傷。見(jiàn)圖1所示。

圖1 軸承壓裝機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

軸承壓裝機(jī)原理及壓裝過(guò)程：參照?qǐng)D1可知，電機(jī)軸承壓裝機(jī)，包括有一機(jī)箱1、固定在機(jī)箱1上的壓裝平臺(tái)2、開(kāi)設(shè)在壓裝平臺(tái)2上的升降口21、豎向分布在升降口21內(nèi)的伸縮桿3、固定在機(jī)箱1內(nèi)且用于驅(qū)動(dòng)伸縮桿3沿著升降口21直線升降移動(dòng)的液壓驅(qū)動(dòng)缸4、放在壓裝平臺(tái)2上的壓盤6，所述伸縮桿3頂部外側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有一環(huán)形卡槽31，壓盤6上開(kāi)設(shè)有一與環(huán)形卡槽31相對(duì)應(yīng)的U型卡腔61，該U型卡腔61一端延伸至壓盤6中心、另一端延伸至壓盤6外側(cè)壁。壓盤6通過(guò)U型卡腔61卡接在環(huán)形卡槽31內(nèi)實(shí)現(xiàn)可拆卸地固定在伸縮桿3上，利用壓盤6與伸縮桿3的可拆卸連接關(guān)系，方便更換不同外徑的壓盤，可壓裝不同大小的軸承，適用性強(qiáng)，使用靈活。同時(shí)，機(jī)箱1內(nèi)還固定有與液壓驅(qū)動(dòng)缸4相對(duì)應(yīng)的油泵系統(tǒng)5，以使液壓驅(qū)動(dòng)缸4驅(qū)使伸縮桿3實(shí)現(xiàn)直線升降移動(dòng)，且機(jī)箱1外側(cè)壁上固定有對(duì)應(yīng)控制油泵系統(tǒng)5的控制器7，該控制器7上設(shè)有上升、下降、停止三個(gè)按鍵分別用于對(duì)應(yīng)操控液壓驅(qū)動(dòng)缸4驅(qū)使伸縮桿3上升、下降、停止工作。油泵系統(tǒng)5的具體組成部件，包括有電機(jī)、油泵、液壓油箱、進(jìn)出油管等。

壓裝過(guò)程：將電機(jī)端蓋放在壓裝平臺(tái)2上，軸承對(duì)準(zhǔn)端蓋孔放入，與伸縮桿3保持同軸分布，伸縮桿3升至最高位，壓盤6卡入伸縮桿3的環(huán)形卡槽31內(nèi)，按下控制器7的下降按鍵，電機(jī)正轉(zhuǎn)，液壓驅(qū)動(dòng)缸內(nèi)的液壓油進(jìn)入油泵，再經(jīng)電空分配閥回到液壓油箱，液壓驅(qū)動(dòng)缸內(nèi)液壓油減少帶動(dòng)伸縮桿3下行，壓盤6壓在軸承外圈上，軸承進(jìn)入電機(jī)端蓋內(nèi)，實(shí)現(xiàn)壓裝。

（2）制作定量油脂容器。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定量加油，制作不銹鋼成型油脂容器，經(jīng)實(shí)際測(cè)量驗(yàn)證，容器加滿油脂量為150g，加油量最大誤差5.3%，誤差小于10%，符合目標(biāo)要求。

（3）制作換向片下刻刀具。

材料選用：下刻刀具采用普通鋼鋸條300×12×0.6 mm；刀具架使用3240B級(jí)環(huán)氧板。

制作過(guò)程：下刻刀具采用長(zhǎng)度100 mm普通鋼鋸條在精細(xì)砂輪機(jī)上磨制；刀具架做成相同的兩片，然后用螺絲連接，中間夾刀具。刀具架上有20×40 mm方孔（減輕重量、方便手握）；前部做成1：1斜面（減輕重量、減小阻力）

使用說(shuō)明：修復(fù)換向片槽口倒角時(shí)，下刻刀具單獨(dú)使用，由換向器升高片端下刀45°方向緩緩用力拉動(dòng)刀具至尾端；下刻換向片間云母及清除槽內(nèi)碳粉時(shí)，把刀具裝入刀具架內(nèi)，用力在槽內(nèi)反復(fù)來(lái)回推拉，直至達(dá)到工藝要求。

（4）采用活動(dòng)抽拉檢查孔蓋。對(duì)原有電機(jī)檢查孔蓋進(jìn)行改進(jìn)，采用抽拉式設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單實(shí)用、安全可靠，進(jìn)一步消除漏檢現(xiàn)象。見(jiàn)圖4所示。

圖4 活動(dòng)抽拉檢查孔蓋簡(jiǎn)圖

結(jié)構(gòu)原理：蓋框體1上開(kāi)設(shè)有四個(gè)安裝孔3，蓋框體1中部開(kāi)設(shè)有方形觀察窗口4，觀察窗口4的左內(nèi)側(cè)面上開(kāi)設(shè)有通槽6、另三內(nèi)側(cè)面上均嵌入有與通槽6相連通的滑槽5，觀察窗口4下滑槽的底邊51寬度大于頂邊52寬度。抽拉板2一端穿過(guò)通槽6插入三個(gè)滑槽7內(nèi)，抽拉板2另一端上固定有將抽拉板2與蓋框體1可拆卸地連接在一起的連接裝置，該連接裝置包括固定在抽拉板2上的固定扣7、轉(zhuǎn)動(dòng)連接在蓋框體1上與固定扣7相對(duì)應(yīng)的彈簧卡扣8；當(dāng)抽拉板2插入滑槽7內(nèi)以關(guān)閉觀察窗口4后，利用彈簧卡扣8卡住固定扣7實(shí)現(xiàn)兩者固定連接，當(dāng)需要打開(kāi)觀察窗口4時(shí)，將彈簧卡扣8從固定扣7上取下，向外抽出抽拉板2即可通過(guò)觀察窗口4看到機(jī)體內(nèi)部情況，方便現(xiàn)場(chǎng)檢修。

制作過(guò)程：（1）選用0.8 mm不銹鋼薄板；不銹鋼焊條；彈簧卡扣。（2）裁剪不銹鋼板；加工四周槽楔；打安裝孔；制作焊接卡簧。

性能試驗(yàn)：

（1）連續(xù)工作10 h散熱性能良好，電機(jī)溫升小于30℃（檢修工藝要求不大于40℃）。

（2）進(jìn)行2 h連續(xù)淋雨試驗(yàn)，無(wú)水滴侵入，防塵防水效果良好。

使用說(shuō)明：

（1）為防止壓面不平安裝時(shí)加裝0.5 mm厚橡膠墊。

（2）滑槽內(nèi)定期清除碳粉等異物。

（3）抽拉板易變形，只可左右推拉，禁止上下用力。

（4）電機(jī)開(kāi)蓋檢查完畢抽拉板在最底部位置，并鎖緊彈簧卡扣。

5 效果驗(yàn)證

結(jié)合以上控制措施，通過(guò)對(duì)2019-2020年同期啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)策措施制定是有針對(duì)性的，相關(guān)措施在檢修作業(yè)過(guò)程中執(zhí)行是基本到位的，啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)故障率由2019年的7.7%下降到2020年2.8%，取得較好效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)降低DF型機(jī)車啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)故障率的思考，系統(tǒng)分析了造成故障的原因，針對(duì)性的制定了控制措施，通過(guò)后續(xù)跟蹤驗(yàn)證，起到較好效果，并將相關(guān)控制措施形成作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，納入啟動(dòng)機(jī)油泵電機(jī)作業(yè)指導(dǎo)書，不斷指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)檢修作業(yè)水平提升。