淺析內(nèi)燃機車電機傳動軸機械振動產(chǎn)生的原因及其解決方案

王震 李寶

摘要：在內(nèi)燃機車電機傳動軸機械在運行的過程中，機械振動的現(xiàn)象是常見問題之一。如果相關(guān)的維修人員不第一時間對這一問題進行解決，就會導(dǎo)致內(nèi)燃機車的內(nèi)部零件發(fā)生扭斷，繼而出現(xiàn)質(zhì)量問題。故而，維修人員要重視傳動箱電機內(nèi)部系統(tǒng)的整體性能，采取相應(yīng)的措施確保內(nèi)燃機車安全運行。本文結(jié)合筆者實踐經(jīng)驗，針對內(nèi)燃機電機傳動軸機械所存在的問題進行分析，并提出針對性解決方案，以期能夠為各位同行提供一些參考。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機車;電機傳動軸機械;振動;原因;解決方案

電機傳動軸機械是否能夠穩(wěn)定運行，將會對內(nèi)燃機車的應(yīng)用產(chǎn)生巨大影響。在內(nèi)燃機車被普遍應(yīng)用的今天，相關(guān)維修工作人員要加強對這方面問題以及維修技術(shù)的研究。實踐發(fā)現(xiàn)，傳動軸發(fā)生機械振動在內(nèi)燃機車電機傳動軸運行問題中占據(jù)重要比例，且對機械運行危害巨大，因此本文對這一問題進行分析，并提出有效解決對策。

一、內(nèi)燃機電機傳動軸機械振動的概述

作為一種結(jié)構(gòu)緊湊、馬力強勁的機車結(jié)構(gòu)，內(nèi)燃機車應(yīng)用十分廣泛。這種發(fā)動機的發(fā)動過程需要利用發(fā)電機、傳動軸實現(xiàn)軸系連接，以保證機車運行穩(wěn)定性。一般來說，是由發(fā)動機帶電機轉(zhuǎn)動，然后通過軸系結(jié)構(gòu)零件的緊密結(jié)合，帶動整個機車開始運轉(zhuǎn)。在實際的應(yīng)用中，內(nèi)燃機電機傳動軸需要和齒輪結(jié)構(gòu)、軸結(jié)構(gòu)結(jié)合到一起，才可以形成傳動作用。也即是說，內(nèi)燃機電機傳動軸不是獨立結(jié)構(gòu)，需要與齒輪結(jié)構(gòu)、軸結(jié)構(gòu)共同組成一個整體，這個整體被稱為軸系結(jié)構(gòu)。該傳動軸轉(zhuǎn)動時，會受到與其結(jié)合的齒輪結(jié)構(gòu)、軸結(jié)構(gòu)的影響，并因此而出現(xiàn)受力的變化。傳動軸工作中，軸向的偏差會對其運行狀態(tài)造成明顯影響。了對抗這種力的變化，傳動軸就會借助機械振動促使內(nèi)燃機電機傳動軸恢復(fù)正常運行狀態(tài)。與此同時，機械振動的產(chǎn)生也會對內(nèi)燃機車造成一定的不利影響，比如其所帶來的磨損，破壞了發(fā)動機中法蘭盤與氣缸的工作狀態(tài)以及電機中齒輪的咬合狀態(tài)。故而，相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員要對內(nèi)燃機車傳動軸機械振動問題及其解決方式進行系統(tǒng)分析，從而改善內(nèi)燃機車運行的狀態(tài)，保證其安全性與穩(wěn)定性。

二、內(nèi)燃機車電機傳動機械振動所造成的問題

（一）對內(nèi)燃機動力源造成的影響

在實際運行中，內(nèi)燃機車電機傳動機械可以把傳動箱第一輸入軸與柴油機曲軸結(jié)合到一起，所以必須要保證電機運行狀態(tài)足夠穩(wěn)定，才能促使機械正常運行。一方面來說，在機車正式進入工作狀態(tài)之前，內(nèi)燃機車會有燃燒或者噴油現(xiàn)象，其運行會因此對機車造成影響。相關(guān)的技術(shù)人員在分析研究往年維修記錄時，要最終確定內(nèi)燃機車存在的問題，但是這一過程會對內(nèi)燃機車產(chǎn)生燃燒造成不良影響，導(dǎo)致各個氣缸的工作穩(wěn)定性下降，甚至也可能會降低電機運行時的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性。另一方面來說，一旦發(fā)生電機傳動軸振動問題且長期存在，導(dǎo)致輸入軸長時間處于不穩(wěn)定狀態(tài)，會造成傳動軸軸齒輪嚙合。如果出現(xiàn)不穩(wěn)的情況，軸向的沖擊力會引發(fā)傳動軸振動，嚴重時將造成零部件異常。與此同時，如果電動機傳動軸的軸向間距并未超過規(guī)定范圍，那么會導(dǎo)致內(nèi)燃機車溫度的上升，繼而形成旋轉(zhuǎn)零件慣性問題，影響機械的正常運轉(zhuǎn)。

（二）對旋轉(zhuǎn)軸系數(shù)造成的影響

1.造成了同軸度影響

在開始啟動發(fā)動機之前，要將電機傳動軸、電機萬向軸、彈性聯(lián)軸節(jié)結(jié)合到一起，這種運行方式會對彈性聯(lián)軸節(jié)、萬向軸的同軸度形成影響，使其產(chǎn)生一定偏差。如果產(chǎn)生電機萬向軸的法蘭不穩(wěn)定現(xiàn)象或者安裝過程存在誤差，在發(fā)電機已經(jīng)發(fā)動起來之后，也會造成同軸度偏差，繼而造成電機的兩個法蘭盤之間的結(jié)合狀態(tài)形成彎曲，這會產(chǎn)生噪音或者振動。尤其對于明確安裝精度要求的發(fā)動而言，此類影響將會更為顯著。

2.造成了電機萬向軸不平衡力矩

首先，為了保證處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的電機萬向軸穩(wěn)定運行，需要在具體的運行階段完成關(guān)于萬向軸的平衡的試驗工作，保證旋轉(zhuǎn)軸線與慣性保持一致。這樣一來，如果內(nèi)燃機車在運行時產(chǎn)生振動，技術(shù)人員就能夠及時找到問題所在，從而第一時間做出處理。其次，當檢修數(shù)據(jù)顯示電機萬向軸在運行過程中出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，且重疊范圍在3-4mm時，就會致使電機萬向軸形成不平衡力矩，繼而出現(xiàn)內(nèi)燃機車將不能正常運行的現(xiàn)象。

3.造成了內(nèi)燃機內(nèi)部潤滑不良

對于機車的正常運行而言，內(nèi)燃機內(nèi)部潤滑度是重要的影響因素，且對其運行安全起著關(guān)鍵作用。所以，相關(guān)設(shè)計人員要重視內(nèi)燃機設(shè)計，并充分考慮檢修需求。電機萬向軸需要在內(nèi)燃機外進行高速旋轉(zhuǎn)，所以當十字銷軸承內(nèi)的滾針連接部位達不到潤滑要求時，就會造成內(nèi)燃機進行順暢度降低，如果問題嚴重還可能會產(chǎn)生滾針問題;當花鍵部達不到潤滑要求時，摩擦力的增大會形成對花鍵槽的壓力，導(dǎo)致萬向軸主動端與從動端之間縫隙變大，改變其原有的連接狀態(tài)，引發(fā)傳動軸機械振動，影響內(nèi)燃機運行的穩(wěn)定性。

4.造成了齒輪參數(shù)影響

如果齒輪參數(shù)發(fā)生變化，那么就會導(dǎo)致電機齒輪嚙合時形成振動，而且齒輪參數(shù)大小所形成的影響較為顯著。當齒輪旁邊的縫隙較大、齒形存在誤差明顯或者集節(jié)上產(chǎn)生偏差時，會對電機齒輪嚙合過程中所產(chǎn)生的沖擊力大小產(chǎn)生直接影響，當這種沖擊力較大時就會形成機械振動。所以，相關(guān)技術(shù)人員在進行齒輪加工時，要嚴格按照設(shè)計要求與標準開展各項工作，以避免因齒輪參數(shù)所導(dǎo)致的機械振動。比如，在加工電機箱體時，應(yīng)將兩個齒輪間的中心間距保持在450mm，齒輪的中等間距與齒輪的最大間距距離分別為0.25mm、0.4mm，從而使得輸入齒輪與電機齒間距保持在0-25-2.35mm之間。精密的加工以及合理的齒輪參數(shù)設(shè)定，保證了電機齒輪嚙合運動符合預(yù)期，一定程度上避免了機械振動產(chǎn)生。

三、內(nèi)燃機車電機傳動軸機械振動產(chǎn)生的原因分析分析及其解決方案

（一）原因分析

結(jié)合上文論述可以得出結(jié)論，使電機傳動軸機械產(chǎn)生振動和噪音的原因主要有四點。第一，所有氣缸運動狀態(tài)下的工作均勻性不理想，導(dǎo)致了內(nèi)燃機車運行問題的產(chǎn)生。第二，花鍵槽、十字銷軸承連接處潤滑不達標，影響內(nèi)燃機車運行狀態(tài)。第三，啟動發(fā)電機的安裝工作不合乎規(guī)范，致使誤差顯著，繼而導(dǎo)致內(nèi)燃機車運行問題。第四，電機萬向軸不平衡力矩超出設(shè)計所規(guī)定的限制范圍，影響內(nèi)燃機車運行狀態(tài)。這些會導(dǎo)致不同程度的機械振動和噪音，影響內(nèi)燃機車軸承的正常使用及其壽命。技術(shù)人員要對以上工作引起重視，避免此而對機車運行產(chǎn)生干擾或者電機損壞事故。

（二）解決方案

1.校正安裝方法規(guī)范化

作為生產(chǎn)企業(yè)，要保證內(nèi)燃機車的校正安裝方法規(guī)范，從而減少因電機傳動軸所造成的機械震動，繼而促進機車本身正常、穩(wěn)定運行。無論是電機傳動軸的設(shè)計與安裝都要嚴格遵循相關(guān)設(shè)計與操作標準，以達到提升機車運行安全性、穩(wěn)定性的目的。首先，技術(shù)人員在開展內(nèi)燃機車電機軸系設(shè)計工作時，應(yīng)采取不同的走線方式和轉(zhuǎn)軸模式，最大限度地規(guī)避轉(zhuǎn)軸之間的相互影響。當軸系中的某一個轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生振動時，會經(jīng)由系統(tǒng)將這種震動傳遞給其他轉(zhuǎn)軸，繼而使得整個軸系的運動狀態(tài)受到影響。設(shè)計人員要將軸系視為一個整體，結(jié)合其具體運行狀態(tài)與設(shè)計規(guī)則，開展各項工作。通過對設(shè)計思路的改進、優(yōu)化，可以有效減弱傳動式的機械振動，進而降低使用過程中形成機械振動的概率。其次，在開展發(fā)動機安裝工作時，技術(shù)人員也要保證各個汽缸工作的均勻性，使齒輪咬合受力均勻，保證其咬合緊密。完成安裝工作之后，相關(guān)技術(shù)人員也要對機車進行性能進行測試，以防工作參數(shù)存在偏差的發(fā)動機直接被投入使用，通過安裝誤差的消除，提升電機傳動軸運行穩(wěn)定性與安全性。

2.傳動軸機械振動的處理方法

一旦檢修人員發(fā)現(xiàn)電機傳動軸機械振幅超過一定范圍并且伴有噪音時，要做好以下幾個方面的工作，從而使得內(nèi)燃機車恢復(fù)正常使用。首先，要對電機傳動軸功能與工作狀態(tài)進行詳細檢查，并確保各項檢修措施合乎標準。對于內(nèi)燃機車來說，所有氣缸工作狀態(tài)保持均勻平穩(wěn)，可以促使傳動軸之間的齒輪嚙合保持勻速，進而減少因此而帶來的機械震動問題。當內(nèi)燃機車處于正常運行狀態(tài)時，相關(guān)的技術(shù)人員需要以相關(guān)的工藝技術(shù)標準為依據(jù)，開展對噴油的參數(shù)的檢查、校正工作，調(diào)整氣閥間距至規(guī)定范圍，并對無法保證良好使用的活塞環(huán)進行換新處理，以保證內(nèi)燃機車運行的安全性與平穩(wěn)性，減少由此而造成的使用隱患。同時，還要做好數(shù)據(jù)記錄，使技術(shù)人員可以通過數(shù)據(jù)的獲取與分析，第一時間進行修正處理，把有可能發(fā)生的隱患扼殺在萌芽之中，盡最大的努力提升使用安全。負責(zé)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)人員要做好拍照留存工作，為后續(xù)工作留下直觀化參考資料。后續(xù)，技術(shù)人員要以傳動軸機械的實際運行問題和數(shù)據(jù)為依據(jù)，對相關(guān)構(gòu)件加以調(diào)整、優(yōu)化，最大程度上提升檢修工作的科學(xué)性。其次，當檢修人員發(fā)現(xiàn)電機傳動軸運行狀態(tài)軸承軸間隙過大，且超出規(guī)定的數(shù)值范圍時，要及時做出替換處理。再次，維修人員要注意檢查連接處的潤滑脂，避免因其潤滑不達標而造成對萬向軸各個部件運行狀態(tài)的影響。這保養(yǎng)、檢修人員的職責(zé)所在，相關(guān)技術(shù)人員要按照各項標準與流程做好日常的維修保養(yǎng)，以保證電機傳動軸處于良好的運行狀態(tài)。

四、結(jié)語

綜上所述，造成內(nèi)燃機車電機傳動軸發(fā)生機械振動的原因多種多樣，相關(guān)設(shè)計、安裝、維修技術(shù)人員要清楚自身工作標準與職責(zé)，從而有效避免因機械振動造成的機車使用問題。在傳動軸發(fā)生使用過程中，發(fā)動機在安裝參數(shù)異常、潤滑劑損耗與缺乏、轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的不平衡力矩、軸系中同軸度的偏差等現(xiàn)象是造成機械振動的常見原因，相關(guān)技術(shù)人員可以從這幾個方面著手采取針對性的措施，對機械振動現(xiàn)象進行避免或者消除，從而提升機車運行的安全性與穩(wěn)定性。

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