HXD3、HXD3C型電力機車從動齒輪與密封環(huán)接磨原因分析及控制措施

李斌

（中車太原機車車輛有限公司，太原 030027）

0 引言

HXD3、HXD3C型電力機車是由中國中車大連機車車輛有限公司生產(chǎn)制造的交流傳動六軸7200 kW干線客貨電力機車，目前是中國鐵路客運、貨運主力車型之一。

輪軸驅(qū)動裝置是機車結(jié)構(gòu)的重要組成部分。HXD3、HXD3C型電力機車輪軸驅(qū)動裝置，其傳動方式采用單邊斜齒滾動抱軸承結(jié)構(gòu)傳動，使用上下結(jié)構(gòu)整體鑄造齒輪箱對傳動系統(tǒng)進行密封防護，其齒輪箱裝配內(nèi)側(cè)通過連接螺栓與抱軸箱體固定，外側(cè)采用密封環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)車軸與齒輪箱的運動密封，通過3顆水平調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整齒輪箱安裝狀態(tài)，確保齒輪箱裝配安裝垂直，密封狀態(tài)良好。

齒輪箱裝配主要包括齒輪箱上箱體、齒輪箱下箱體、觀察窗、迷宮環(huán)、密封環(huán)、迷宮蓋等零部件。齒輪箱裝配的零部件的檢修質(zhì)量及其后續(xù)的組裝質(zhì)量對齒輪箱組裝后的密封效果有著重要影響。

1 問題描述

2018年，HXD3、HXD3C型電力機車開始進入C6修檢修周期。某工廠在其C6修輪軸驅(qū)動裝置解體后，發(fā)現(xiàn)部分從動齒輪轂孔外側(cè)端面及其周圍輻板面處存在不同程度的接磨發(fā)亮痕跡，個別觸摸可明顯感覺磨損痕跡，且存在該情況的從動齒輪非個例存在，判定其存在異常接磨故障（如圖1）。

圖1 從動齒輪轂孔外側(cè)端面及其周圍輻板面處磨損情況

另外，部分經(jīng)檢修合格無接磨痕跡的從動齒輪在完成輪對電動機組裝后，通過手動盤轉(zhuǎn)車軸時，盤轉(zhuǎn)困難，轉(zhuǎn)動卡滯，存在間或性的低沉接磨異音，檢查迷宮環(huán)與迷宮蓋間間隙均勻，0.35 mm塞尺可順利通過，0.70 mm塞尺無法塞入，齒輪箱裝配組裝符合要求。

為了進一步查找問題原因，對其齒輪箱外側(cè)迷宮蓋、密封環(huán)及迷宮環(huán)進行了拆解，發(fā)現(xiàn)從動齒輪轂孔外側(cè)端面及其周圍輻板面處存在接磨痕跡，同時密封環(huán)與之相對應(yīng)部位同樣存在接磨痕跡。密封環(huán)拆除后，手動盤轉(zhuǎn)車軸，轉(zhuǎn)動靈活，接磨異音消除，進一步確定該部位存在異常接磨的故障（如圖2、圖3）。

圖2 從動齒輪轂孔外側(cè)輻板面及密封環(huán)內(nèi)側(cè)面接磨情況

圖3 從動齒輪轂孔外側(cè)端面及密封環(huán)內(nèi)側(cè)面接磨情況

2 原因分析

從動齒輪和迷宮環(huán)分別采用注油壓裝和加熱熱裝方式裝配于車軸軸身處，與車軸屬于過盈裝配，機車正常運用時其隨車軸進行圓周運動。密封環(huán)通過M6×25螺釘與迷宮蓋連接，迷宮蓋通過M12×30螺栓與齒輪箱連接，通過調(diào)整齒輪箱與電動機連接的3顆調(diào)節(jié)螺釘，確保迷宮環(huán)與迷宮蓋間間隙均勻，要求0.35 mm塞尺檢查通過，0.70 mm塞尺無法塞入。機車正常運用時，密封環(huán)相對保持靜止。齒輪箱、迷宮蓋、密封環(huán)組裝后相對從動齒輪存在運動間隙，不會產(chǎn)生干涉接磨的情況。

通過對從動齒輪輻板面及轂孔端面處的接磨痕跡判斷，其接磨情況為密封環(huán)內(nèi)側(cè)面與從動齒輪轂孔外側(cè)端面及其周圍輻板面相互干涉產(chǎn)生的異常接磨（如圖4）。

圖4 齒輪箱裝配外側(cè)異常接磨部位

為了進一步查找接磨故障問題原因，通過查閱相關(guān)零部件圖樣，對其齒輪箱裝配組裝尺寸鏈進行了計算分析（如圖5）。

圖5 齒輪箱裝配組裝尺寸鏈計算

以從動齒輪徑向中心線為標(biāo)準(zhǔn)，兩側(cè)靠近中心線的側(cè)別為內(nèi)側(cè)，兩側(cè)遠離中心線的側(cè)別為外側(cè)。以齒側(cè)抱軸承外環(huán)外側(cè)端面為基準(zhǔn)。齒側(cè)抱軸承組裝后，其外環(huán)外側(cè)端面與抱軸箱體軸承座外側(cè)端面完全密貼，抱軸承內(nèi)環(huán)內(nèi)側(cè)端面與從動齒輪轂孔內(nèi)側(cè)端面完全密貼。故從動齒輪轂孔外側(cè)端面距抱軸承外環(huán)外側(cè)端面距離為

故齒輪箱裝配組裝后，密封環(huán)相對從動齒輪存在1.95～2.75 mm的運動間隙，不會出現(xiàn)干涉接磨的情況。

為了進一步對問題原因進行排查分析，對配件裝車情況進行了核實，其中車軸從動齒輪裝配、齒輪箱、密封環(huán)、迷宮蓋為檢修合格品，密封環(huán)為更新新品。結(jié)合各零部件相關(guān)尺寸對齒輪箱裝配尺寸鏈結(jié)果的影響，生產(chǎn)現(xiàn)場隨機抽樣了20個齒輪箱體、抱軸箱體、車軸從動齒輪裝配、迷宮環(huán)、密封環(huán)及迷宮蓋對其相關(guān)軸向尺寸進行了測量，均符合圖樣要求。但其中發(fā)現(xiàn)個別密封環(huán)內(nèi)側(cè)面根部圓弧倒角過大且其密封斜面角度也存在一定偏差（如圖6）。

圖6 密封環(huán)內(nèi)側(cè)面根部圓弧

同時，在齒輪箱裝配組裝過程中，要求各安裝面均必須密貼組裝，對其的相關(guān)組裝尺寸也進行了測量，均符合要求。

通過上述情況分析，判定造成從動齒輪轂孔外側(cè)端面及其周圍輻板面處異常接磨的原因為密封環(huán)原始制造加工偏差而引起齒輪箱裝配組裝后的異常接磨。

對存在加工偏差的密封環(huán)進行修復(fù)檢修，重新組裝后，手動盤轉(zhuǎn)車軸，轉(zhuǎn)動靈活，接磨異音消除，齒輪箱裝配組裝符合要求。

3 工藝改進

1）加強對齒輪箱裝配各零部件相關(guān)尺寸的測量，特別是對密封環(huán)相關(guān)尺寸的測量，對存在原始加工偏差的密封環(huán)進行修復(fù)檢修，應(yīng)符合圖樣要求。

2）對齒輪箱裝配各安裝面組裝后采用塞尺塞入的方式進行密貼檢查，特別注意齒輪箱體與抱軸箱體安裝面間的O形橡膠圈，在組裝時未入槽而造成兩部件安裝面未密貼的情況。

3）齒輪箱裝配組裝后，要其對進行手動盤轉(zhuǎn)檢查，要求轉(zhuǎn)動靈活，無卡滯，無接磨異音，檢查確認(rèn)合格后方可進行輪軸驅(qū)動裝置吻合試驗。

4）齒輪箱裝配組裝后，增加外側(cè)迷宮蓋與迷宮環(huán)間軸向尺寸的測量（如圖7）。

圖7 迷宮環(huán)與迷宮蓋間軸向尺寸

綜合以上計算，齒輪箱裝配組裝后，輪箱外側(cè)迷宮蓋與迷宮環(huán)間軸向距離為1.25～1.95 mm，可以通過對該尺寸測量，參考判定密封環(huán)相對從動齒輪間的間隙，進一步確認(rèn)其是否存在干涉接磨。

4 結(jié)語

輪軸驅(qū)動裝置是機車轉(zhuǎn)向架組成的重要部分，其運動狀態(tài)直接關(guān)系著機車運行的安全，任何零部件非正常的干涉接磨都會直接對零部件自身的運用壽命和結(jié)構(gòu)造成不可逆的損傷，甚至?xí)?dǎo)致零部件在運用過程中突然失效，造成嚴(yán)重的行車安全事故。對輪軸驅(qū)動裝置組裝質(zhì)量卡控，是保證機車正常運行的關(guān)鍵。針對齒輪箱裝配非正常的接磨故障問題的分析和研究，查找問題的根本原因，制定行之有效的措施，可實現(xiàn)對齒輪箱裝配質(zhì)量的有效控制，進一步保證輪軸驅(qū)動裝置組裝質(zhì)量，實現(xiàn)機車的安全運用。