黃一恒
（成都鐵路局重慶機務段，重慶　400052）

　　摘　要：文章針對現有HXD1C型機車牽引電機齒端軸承故障率較高的問題，通過對牽引電機齒端軸承的運行環境、潤滑油品質、軸承振動數據等問題進行分析，并且根據以上幾個方面的分析情況提出了相應的預防措施，從多個角度來討論如何預防牽引電機軸承故障的發生。
　　關鍵詞：牽引電機齒端軸承；振動；呼吸管；齒輪箱潤滑油
　　1　概述
　　機車走行部軸承是關系行車安全的關鍵部件，普遍存在故障多、離散性大的特點，長期以來機務系統高度重視。HXD1C型新型大功率交流傳動機車雖然采用了較多先進的設計工藝，但走行部軸承故障仍然時有發生。HXD1C機車自2009年10月配屬我段以來，已多次發生機車牽引電機軸承途中固死的情況，對正常的鐵路運輸秩序造成了較大的影響。為有效降低和預防此類故障的發生，通過對牽引電機齒端軸承的運行環境、潤滑油品質、頂輪振動檢測等情況進行分析，提出開展牽引電機呼吸孔改進、齒輪箱潤滑油過濾以及開展軸承頂輪檢測試驗的綜合整治方式，來探討牽引電機軸承故障的檢測和預防。
　　2　HXD1C機車牽引電機齒端軸承故障情況
　　2.1 電機軸承故障基本概況
　　我段自2009年9月配屬HXD1C機車以來，未開展預防措施之前，共發生牽引電機軸承故障23起，其中途中固死9件，僅直接的救援費用支出就超過了23萬元。平均每次救援費用達到2.5萬元以上，平均救援耗時在8小時以上，平均途中占用停時大約13小時。機車牽引電機軸承發生故障后，引起的輪對固死惡性事故，在救援過程中必須將故障牽引電機的齒輪箱進行切割分離，然后切除牽引電機齒端小齒后，故障機車才能被其他救援機車拖離正線，其救援方式復雜、救援難度大、占線時間長，造成了多起惡性行車安全事故，嚴重影響了鐵路的正常運輸秩序。
　　2.2 軸承固死電機拆解情況
　　以2010年12月14日發生軸承固死的HXD1C0069機車0311號牽引電機為例，牽引電機齒端軸承發生固死后，電機立即返回制造廠進行拆解檢查。齒端外蓋拆下后，齒端軸承保持架碎片散落出來，保持架已經完全毀損，齒端軸承滾柱完全毀損4個，其余滾柱存在不同程度磨損。在齒端端蓋外表面有大量的糊狀金屬碎屑和金屬熔塊，其中有黃色金屬和白色金屬，均是損毀的滾柱與保持架熔化所成。齒端軸承滾柱磨損嚴重，其表面出現大量的凹痕以及塊狀剝離。齒端軸承內圈出現大量凹痕以及幾處剝離，損壞嚴重。齒端軸承外圈軌道在靠近大小齒輪嚙合軸線方向，出現連續4處被滾柱擠壓形成的凹坑，4道寬1cm，長20～30cm不等的條狀剝離。

　　3　牽引電機齒端軸承故障分析
　　3.1 運行環境分析
　　3.1.1 HXD1C機車牽引電機齒端軸承潤滑方式。HXD1C機車牽引電機齒端軸承潤滑方式，與直流機車牽引電機軸承的潤滑方式有較大不同，原有直流機車牽引電機軸承，采用齒輪箱潤滑油與電機軸承潤滑油完全分離的方式進行潤滑。牽引電機齒端和非端軸承通過定期補充專用潤滑脂的方式進行維護，齒輪箱大齒和小齒通過定期檢查、補充和更換齒輪箱油的方式進行維護，齒輪箱油和牽引電機潤滑油完全處于分離狀態。而HXD1C機車牽引電機齒端軸承，采用齒輪箱潤滑油與牽引電機齒端潤滑油共用的方式進行潤滑，機車在運行過程中，通過輪對大齒飛濺齒輪箱油至電機集油槽內，集油槽收集的齒輪箱潤滑油通過潤滑油孔流入軸承室內對齒端軸承進行潤滑，之后潤滑油通過回油槽再流回齒輪箱內。因此，HXD1C機車齒輪箱潤滑油的質量狀態將直接影響牽引電機齒端軸承的運行環境。
　　3.1.2 運行環境存在問題及分析。通過對HXD1C機車JD160A牽引電機的運行狀態進行試驗，對運行環境進行分析，發現HXD1C機車牽引電機在運行過程中需要通過電機呼吸孔來保證電機的正常工作，而該呼吸孔的負壓只有158Pa。當機車高速運行時，在車底走行風和壓力撒砂的作用下，各種高硬度異物和機砂將會通過呼吸孔進入電機齒端軸承的循環油路，導致齒輪箱潤滑油的品質受到嚴重破壞，進而直接影響齒端軸承的工作環境。因此，解決牽引電機呼吸孔問題，將是解決電機齒端軸承故障問題的一個重要環節。
　　3.2 頂輪振動檢測分析

　　為能快速取得HXD1C機車電機軸承的振動數據，我段利用現有直流機車的振動檢測平臺，開展交流機車頂輪檢測試驗，對HXD1C機車的電機軸承均方根值和翹度系數進行了檢測和收集。在頂輪檢測試驗過程中，多次發現牽引電機軸承異音較大或轉動困難的情況，由于當前交流機車電機軸承的均方根值和翹度系數沒有權威的注意值和拆解值，所以，對發現異音和轉動困難的牽引電機必須打開齒輪箱，對齒端軸承外觀進行檢查，對軸承間隙進行測量，才能確定是否需要更換牽引電機。這種方式不僅工作量巨大，而且嚴重影響檢修進度。因此，確定HXD1C機車牽引電機齒端軸承均方根值和翹度系數的注意值和拆解值，將可以有效預防電機軸承發生途中固死，正確判斷電機軸承是否存在質量隱患的重點。
　　3.3 潤滑油狀態分析
　　為全面掌握HXD1C機車的齒輪箱油狀態，我段將配屬的HXD1C機車齒輪箱油進行了全面的送樣化驗，化驗項目主要包括鐵、銅、硅、鋁、鉻以及鐵銅比等內容。通過化驗結果發現，個別機車齒輪箱油的銅、鐵、硅含量異常超標，銅的含量達到了79.8μg/g（正常值為＜30μg/g），硅的含量達到了171.47μg/g（正常值為＜10μg/g）。由于齒輪箱潤滑油所涉及的部件中，只有齒端軸承保持架的材質為銅，因此銅、鐵含量異常超標，可以初步預判為保持架和滾柱已發生了磨損現象；而機砂材質中含有大量的硅元素，由于受牽引電機呼吸孔問題的影響，齒輪箱油被機砂污染的幾率較高。因此硅含量的異常超標，也可以初步預判為齒輪箱油受到了機砂的污染。雖然齒輪箱油所受到的各種污染情況比較突出，但又未達到更換牽引電機軸承的嚴重程度。在此情況下，如何清除現有齒輪箱油中存在的各種雜質，在一定程度上重新提升潤滑油的品質，將是延長電機軸承使用壽命、提高電機軸承維護水平的重要手段。
　　4　牽引電機齒端軸承故障預防措施
　　4.1 牽引電機呼吸孔改進
　　為防止機砂等雜質通過牽引電機呼吸孔進入齒端軸承循環油路，并且在不落車和抬車的情況下，通過外加簡易裝置直接降低外界砂粒進入電機循環油路的幾率，是解決該問題的Z佳方案。由于電機齒端蓋上有6個呼吸孔，分為2組，分別位于端蓋左上方與右下方，其中左上方的呼吸孔與齒輪箱位置較近，在齒輪箱的遮擋下，砂粒進入該孔的幾率不大。因此，對齒端端蓋下方的3個呼吸孔加裝3根約250mm的通風管，其中1根為尼龍軟管，2根為PU鋁塑管；通過3根尼龍扎帶固定在端蓋的通風筋上，將管口朝下，使走行風無法直接灌入，即便進入管道，砂粒在重力作用下也會掉落，降低砂粒進入呼吸孔內的可能性，減少我段HXD1C機車齒輪箱油受外部雜質污染的幾率。

　　4.2 門檻值的確定和頂輪檢測的全面開展通過不斷地完善、分析和摸索頂輪數據的注意值和拆解值，將不同量級均方根值和翹度系數的牽引電機發回制造廠進行拆解，對拆解后軸承的磨損情況進行對比分析，我段初步確定了牽引電機齒端軸承均方根值和翹度系數的注意值和拆解值。HXD1C機車的批量頂輪檢測工作可初步以此注意值和拆解值為標準，對牽引電機齒端軸承的狀態進行跟蹤和卡控，對超過注意值的機車觀察運用，對超過拆解值的牽引電機進行更換，有效地將牽引電機軸承固死情況卡控在庫內。
　　4.3 齒輪箱潤滑油的過濾
　　為清除現有齒輪箱油中存在的各種金屬雜質，并且在不落輪、不抬車、不拆解齒輪箱的情況下，降低齒輪箱潤滑油中銅、鐵、鋁、硅、鉻的含量，現有較為有效的措施，就是采用齒輪箱濾油機在各級修程中對齒輪箱油進行過濾。我段通過對HXD1C0021機車的兩位齒輪箱潤滑油進行了過濾試驗，齒輪箱潤滑油經過過濾后，其各項金屬指標發生了明顯的降低，主要體現在銅、鐵和硅三種元素的明顯較少。因此，將濾油機方案在HXD1C機車各級修程中進行應用，可作為預防電機軸承故障、提升齒輪箱潤滑油品質的輔助措施，同時也能在一定程度上延緩牽引電機齒端軸承故障的發展速度。
　　5　措施執行效果
　　關于HXD1C機車牽引電機齒端軸承故障的三項預防措施中，我段已實際開展了兩項，分別是機車頂輪檢測試驗和牽引電機呼吸孔改進。我段從2011年7月開始，就已全面開展了頂輪檢測工作，截至發稿日，已完成了300多臺次的頂輪檢測工作。通過頂輪軸承檢測試驗共發現了51臺機車牽引電機軸承存在缺陷，并及時進行了問題牽引電機的更換。其中HXD1C0057機車的牽引電機軸承發送至株洲電機公司解體后，發現電機軸承外套、內套、保持架、滾柱均發生了不同程度的剝離現象，軸承室內有大量金屬屑，該軸承若再繼續使用必將造成電機軸承途中固死。關于牽引電機呼吸孔改造工作，截至發稿日，我段牽引電機的呼吸孔改造工作已全部完成，通過對齒輪箱油的全面取樣化驗，潤滑油中硅元素的含量較改造之前有明顯下降。結合頂輪工作的全面開展，在牽引電機呼吸孔改造后，我段還未發生過一起因牽引電機齒端軸承故障而引發的線上固死情況。
　　參考文獻
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 來源：《中國高新技術企業》2013年07期