HXD3C型電力機(jī)車(chē)夏季電機(jī)齒側(cè)軸承溫度報(bào)警故障分析

張巖 陳天龍

摘 要：介紹了經(jīng)過(guò)C5修程的部分HXD3C型機(jī)車(chē)，夏季高溫季節(jié)、特殊山區(qū)線(xiàn)路偶發(fā)牽引電機(jī)齒側(cè)軸承溫升或者溫度報(bào)警故障，區(qū)間特點(diǎn)連續(xù)長(zhǎng)大坡道并有隧道，且機(jī)車(chē)普遍速度在110km/h左右，環(huán)境溫度較高。經(jīng)過(guò)調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)如下2點(diǎn)問(wèn)題：（1）牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)道的折疊、堆積程度;（2）牽引電機(jī)通風(fēng)機(jī)棕纖維濾網(wǎng)的風(fēng)阻較大。其中，牽引電機(jī)通風(fēng)道在牽引電機(jī)進(jìn)風(fēng)口處折疊、堆積，減小了牽引電機(jī)的通風(fēng)量，降低了冷卻效果。另一方面，個(gè)別機(jī)車(chē)使用了風(fēng)阻較大粽纖維濾網(wǎng)，也會(huì)造成牽引電機(jī)通風(fēng)不良。

關(guān)鍵詞：軸溫報(bào)警裝置;軸承;通風(fēng)道;濾網(wǎng)

1 問(wèn)題描述

HXD3C型機(jī)車(chē)在HXD3型機(jī)車(chē)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，HXD3與HXD3C型機(jī)車(chē)是“和諧型”交流電傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)系列中產(chǎn)量最大，目前已經(jīng)總計(jì)突破3000臺(tái)。近期，經(jīng)過(guò)C5修程的部分機(jī)車(chē)，夏季高溫季節(jié)、特殊山區(qū)線(xiàn)路偶發(fā)牽引電機(jī)齒側(cè)軸承溫升或者溫度報(bào)警故障，造成停車(chē)，影響運(yùn)輸秩序。故障均發(fā)生在夏季高溫時(shí)節(jié)，山區(qū)長(zhǎng)度坡道線(xiàn)路區(qū)間，其他線(xiàn)路從未發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題，與此同時(shí)，同樣季節(jié)走同樣線(xiàn)路機(jī)車(chē)并非都發(fā)生該問(wèn)題。

2 問(wèn)題調(diào)研

2.1 牽引電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)

HXD3C型機(jī)車(chē)牽引電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)由兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)來(lái)完成，每一臺(tái)通風(fēng)機(jī)分別用來(lái)冷卻三臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)，室外的空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾器，進(jìn)氣間，通風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)底座，在風(fēng)機(jī)底座分成三個(gè)通風(fēng)道，分別通過(guò)軟管和牽引電動(dòng)機(jī)的入口相連接，牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1。

通過(guò)對(duì)機(jī)車(chē)通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解分析，結(jié)合機(jī)車(chē)的運(yùn)用情況，并非大部分機(jī)車(chē)存在該問(wèn)題，主要集中在幾個(gè)機(jī)務(wù)段的檢修機(jī)車(chē)上，新造機(jī)車(chē)并未發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題。我們重點(diǎn)考慮通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)量不足，冷卻效率低，造成電機(jī)溫升過(guò)快，調(diào)研中我們發(fā)現(xiàn)如下兩個(gè)問(wèn)題。

（1）牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)道

部分機(jī)車(chē)使用了過(guò)長(zhǎng)的通風(fēng)道，比正常的風(fēng)道要長(zhǎng)出100mm，在牽引電動(dòng)機(jī)散熱風(fēng)源入口處，存在折疊堆積在電機(jī)進(jìn)風(fēng)口法蘭處及破損問(wèn)題，存在折疊、堆積、破損問(wèn)題，這會(huì)影響到牽引電機(jī)的通風(fēng)量，造成通風(fēng)量不足，進(jìn)而造成2位電機(jī)軸承溫度升高。

選取經(jīng)常發(fā)生故障的機(jī)車(chē)，使用風(fēng)速測(cè)量?jī)x測(cè)量電機(jī)出口風(fēng)速差別很大，其中3-2位風(fēng)速最低，為此我們將3-2位電機(jī)連接軟管進(jìn)行扶正，將折疊、堆積的風(fēng)道拉開(kāi)，重新擺放回正，保證風(fēng)道通暢，重新檢測(cè)結(jié)果風(fēng)速為28-30m/s，成倍增長(zhǎng)，風(fēng)速增大通風(fēng)量也就會(huì)增大，能夠?yàn)殡姍C(jī)提供更好的冷卻效果。

（2）棕纖維過(guò)濾器濾網(wǎng)風(fēng)阻過(guò)大

選取另一臺(tái)故障機(jī)車(chē)發(fā)現(xiàn)棕纖維濾網(wǎng)有兩種型式，以上兩種濾網(wǎng)的區(qū)別，白色包邊的濾網(wǎng)比較厚實(shí)、內(nèi)部綜纖維布置的比較密集，風(fēng)阻會(huì)很大。另外一種型式綠色包邊的濾網(wǎng)與之相反，風(fēng)阻較小。電機(jī)出口風(fēng)速差別很大，其中1、2、3電機(jī)的出口風(fēng)速較大，4、5、6電機(jī)的出口風(fēng)速較小，為此我們將第一頂蓋與第三頂蓋的濾網(wǎng)進(jìn)行了倒換，第4、5、6電機(jī)出風(fēng)口的風(fēng)速進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果風(fēng)速為20-23m/s，風(fēng)速大幅度增大通風(fēng)量也就會(huì)增大，能夠?yàn)殡姍C(jī)提供更好的冷卻效果。

3 原因分析

3.1 牽引電機(jī)通風(fēng)道縮短試驗(yàn)

對(duì)溫度報(bào)警機(jī)車(chē)的通風(fēng)道扶正前后的電機(jī)出風(fēng)口風(fēng)速進(jìn)行了測(cè)量，通風(fēng)道扶正后牽引電機(jī)出風(fēng)口的風(fēng)速有明顯對(duì)比差異，例如通風(fēng)道扶正前電機(jī)出風(fēng)口風(fēng)速為12.5 m/s，扶正后電機(jī)出風(fēng)口風(fēng)速達(dá)到31 m/s以上?？紤]原來(lái)風(fēng)道設(shè)計(jì)余量較大，長(zhǎng)度由600mm縮短至500mm，讓能夠保證機(jī)車(chē)工作行程要求，使通風(fēng)道拉伸，減少折疊、堆積，縮短后牽引電機(jī)出風(fēng)口的最低風(fēng)速為27m/s。軸溫曲線(xiàn)基本重合，溫度變化趨于一致，基本達(dá)到理想的效果。

3.2 軸溫報(bào)警原因分析

在夏季高溫環(huán)境下，機(jī)車(chē)系統(tǒng)部件散熱工況相對(duì)惡劣，通風(fēng)道的折疊、堆積以及濾網(wǎng)風(fēng)阻大都可以降低了牽引電機(jī)的通風(fēng)量，個(gè)別牽引電機(jī)的通風(fēng)量的降低對(duì)冷卻效果的影響更為突出。特別是機(jī)車(chē)持續(xù)牽引或持續(xù)電制動(dòng)、持續(xù)相對(duì)的大電流的工況下，比較容易出現(xiàn)機(jī)車(chē)個(gè)別電機(jī)通風(fēng)量不足以滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)冷卻的需求，冷卻效率不足，造成電機(jī)溫升過(guò)快，發(fā)生溫升、超溫報(bào)警。與此同時(shí)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)齒側(cè)軸承（2位測(cè)點(diǎn)）位于電機(jī)出風(fēng)口處，散熱條件相對(duì)其他位置也最為惡劣，極易導(dǎo)致?tīng)恳姍C(jī)齒側(cè)軸承溫度報(bào)警。 因此只有牽引電機(jī)齒側(cè)2位溫度上升明顯，達(dá)到報(bào)警值，其他位置未發(fā)生問(wèn)題。

4 結(jié)論

建議使用改短后的牽引電機(jī)通風(fēng)道，避免長(zhǎng)時(shí)期在電機(jī)進(jìn)風(fēng)口同側(cè)堆積，轉(zhuǎn)變?yōu)殡y以恢復(fù)的變形;使用標(biāo)準(zhǔn)棕纖維過(guò)濾網(wǎng)。將發(fā)生該問(wèn)題的機(jī)車(chē)更換短風(fēng)道和標(biāo)準(zhǔn)濾網(wǎng)，對(duì)牽引電機(jī)出風(fēng)口風(fēng)速進(jìn)行了測(cè)量，段方反饋風(fēng)速均在23m/s左右，試運(yùn)特殊山區(qū)線(xiàn)路，運(yùn)行速度100km/h左右，環(huán)境溫度在37℃左右，運(yùn)行正常，沒(méi)有再發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題。

綜上所述，牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)道的折疊、堆積程度、棕纖維濾網(wǎng)的風(fēng)阻對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)的出口風(fēng)速都有影響。在不同的狀態(tài)下，二者的影響程度不同。由于牽引電機(jī)通風(fēng)道在牽引電機(jī)進(jìn)風(fēng)口處折疊、堆積，或者風(fēng)道濾網(wǎng)阻力過(guò)大，減小了牽引電機(jī)的通風(fēng)量，降低了冷卻效果。

參考文獻(xiàn)

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