黃一恒
（成都鐵路局重慶機務段，重慶　400052）

　　摘　要（yào）：文章針對（duì）現有HXD1C型（xíng）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（jù）等問題進行（háng）分析，並且根據以上幾個方麵的分（fèn）析（xī）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（yǐn）電機軸承故障的發生。
　　關鍵（jiàn）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（chéng）是關係行車安全的關鍵部件，普遍存在（zài）故障多、離散性大的特點，長期以來機務係統高度重視。HXD1C型新型（xíng）大功率交流傳動機車（chē）雖然采用了較多先進的設計工藝，但走行部軸承故障（zhàng）仍（réng）然時有發生。HXD1C機車自2009年10月配屬我段以來，已多（duō）次發生機車牽引電（diàn）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（yǐn）電（diàn）機齒端軸承的運行環境、潤滑油（yóu）品質、頂輪振動檢測等情況進行分析，提出開展牽引（yǐn）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（chéng）故障的（de）檢測（cè）和預防。
　　2　HXD1C機車牽引電機齒端軸承故障情況（kuàng）
　　2.1 電機（jī）軸承故障基本概況
　　我段自2009年9月配（pèi）屬HXD1C機車以來，未開展預防措施之（zhī）前，共（gòng）發生牽（qiān）引電機軸承故障23起，其中途（tú）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（cì）救（jiù）援費用達到2.5萬元以（yǐ）上，平均救援（yuán）耗時在8小（xiǎo）時以上，平（píng）均途（tú）中占用停時大約13小（xiǎo）時。機車牽引電機軸承發生故障後，引起的輪對固死（sǐ）惡性事（shì）故，在救援過（guò）程中必（bì）須將故障牽引電機的齒（chǐ）輪箱進行切割分離，然後（hòu）切除牽引電機齒端小齒後（hòu），故障機車才能被其他救援機（jī）車拖離正線，其救援方式複雜、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（de）HXD1C0069機車0311號牽引電機為例（lì），牽引電機齒端軸承發生固死後（hòu），電機（jī）立即返回製造廠進行拆解檢查。齒端外（wài）蓋拆下後，齒端軸承保持架碎片散落出（chū）來，保持架已經完全毀損，齒端軸承（chéng）滾柱完全毀損4個，其餘滾（gǔn）柱（zhù）存（cún）在不同程度磨損。在齒端端蓋（gài）外（wài）表麵有（yǒu）大量（liàng）的（de）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（zhù）與保持架熔化（huà）所成。齒端軸（zhóu）承滾柱磨損嚴重，其表麵出（chū）現大（dà）量的凹痕（hén）以及塊（kuài）狀剝離（lí）。齒端軸承內圈出（chū）現大量凹痕以及幾處剝離，損壞嚴重。齒端（duān）軸（zhóu）承外圈軌道在靠近大小齒輪齧合軸線方向，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（huán）境分析
　　3.1.1 HXD1C機車牽引電機齒端軸承潤滑方式（shì）。HXD1C機車（chē）牽引電機齒端軸承潤滑方式，與直流機車（chē）牽（qiān）引電（diàn）機軸承（chéng）的潤滑方式有較大不同，原有直流機車（chē）牽（qiān）引電機軸承，采用齒輪箱（xiāng）潤滑油與電機（jī）軸承潤（rùn）滑油完全分離的方式（shì）進行潤滑。牽引電機齒端和非端（duān）軸承通（tōng）過定期（qī）補充專用潤滑（huá）脂的方式進（jìn）行維護，齒（chǐ）輪箱大齒和小齒通過定期檢查、補（bǔ）充和更換齒輪箱油的方式進行維護，齒（chǐ）輪箱油和牽引電機潤滑油完全處於分離狀態。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（jī）齒端潤滑油共用（yòng）的方式進行潤滑，機車在運行過程中，通過輪對大齒（chǐ）飛濺齒輪（lún）箱油（yóu）至電機集油槽（cáo）內，集油槽收集的齒輪（lún）箱潤滑油通（tōng）過潤滑油孔流入軸承室內對齒端（duān）軸承進行潤滑，之後潤滑油通過回油槽再流回齒輪箱內。因（yīn）此（cǐ），HXD1C機車齒輪箱潤（rùn）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（yùn）行狀態進行試驗，對運（yùn）行環境進（jìn）行分析，發現HXD1C機車牽引電機在運（yùn）行過程中需要通過電機呼吸孔來保證電機的正常工作，而該呼吸孔的負壓隻有158Pa。當機車高速運行（háng）時，在（zài）車底走行（háng）風和（hé）壓力撒砂的作用下，各種高硬度異物和機砂（shā）將會通（tōng）過呼吸孔進入電機齒端軸承的循環油路，導（dǎo）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（yīn）此（cǐ），解決牽引（yǐn）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（zhèn）動檢測分（fèn）析

　　為能（néng）快速取得HXD1C機車電機軸承的振動（dòng）數（shù）據，我段利用現有直流機車（chē）的振動（dòng）檢測平台，開展交流機（jī）車頂輪檢測試驗，對HXD1C機車（chē）的電（diàn）機軸承均方（fāng）根值（zhí）和翹度係數進行（háng）了檢測和收（shōu）集。在頂輪檢測試驗過程中，多次發現牽引（yǐn）電（diàn）機軸承異音較大或轉動困難的情況，由於當前交流機車電（diàn）機軸承的均方根值和翹（qiào）度係數沒有權威（wēi）的注意值（zhí）和拆解值，所以（yǐ），對發現異音和轉動困難的牽（qiān）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（yǐn）電（diàn）機。這種方式不僅工作量（liàng）巨大，而且嚴（yán）重影響檢修進度。因此，確定HXD1C機（jī）車（chē）牽引電（diàn）機齒端軸承均方根值和翹度係數的（de）注意值（zhí）和拆解值，將可以（yǐ）有（yǒu）效（xiào）預防電機軸承（chéng）發生（shēng）途中固死，正確判斷電機軸承是否存在質量隱患的（de）重點。
　　3.3 潤滑油狀態分析
　　為（wéi）全麵掌握HXD1C機車的齒輪箱油（yóu）狀態，我段將配屬的HXD1C機車齒（chǐ）輪箱（xiāng）油進行了全麵的送樣（yàng）化驗，化驗項目主要包括鐵、銅、矽、鋁（lǚ）、鉻以及鐵銅比等內容。通過化（huà）驗結果發現，個別機車齒（chǐ）輪（lún）箱油的銅、鐵、矽含量異常超標，銅的含量達到了（le）79.8μg/g（正常值為＜30μg/g），矽的含量達到了171.47μg/g（正常值為＜10μg/g）。由於齒輪箱潤滑油（yóu）所（suǒ）涉（shè）及的部件中，隻有齒端軸承保持架的材質為銅（tóng），因此銅、鐵（tiě）含量異常超標，可以初步（bù）預判為（wéi）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矽元（yuán）素，由於受牽引（yǐn）電機呼吸孔問題的影響，齒輪箱油（yóu）被機（jī）砂（shā）汙染的幾（jǐ）率（lǜ）較高。因此矽含量的異常超標，也可以初步預判為齒輪箱油受到了機砂的汙（wū）染。雖然齒輪箱（xiāng）油所受到的各種汙染情況（kuàng）比（bǐ）較突出，但又未達到更換牽引電機軸承（chéng）的嚴重程度。在此情況（kuàng）下，如何清除現有齒輪箱油中存在的各種（zhǒng）雜質，在一定程度上重新提升潤滑油（yóu）的品質，將是（shì）延長（zhǎng）電機（jī）軸承使用（yòng）壽命、提高電機軸（zhóu）承維護水平（píng）的重要手段。
　　4　牽引電（diàn）機（jī）齒端軸承故（gù）障預防措施
　　4.1 牽（qiān）引電機呼（hū）吸孔（kǒng）改進
　　為（wéi）防止機砂等雜質通過牽引電機呼吸孔進入齒端軸（zhóu）承循環油路，並且在不落車和抬（tái）車的情況下，通過外加簡易裝（zhuāng）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（tí）的（de）Z佳方案。由於電機齒（chǐ）端蓋上有（yǒu）6個呼（hū）吸孔，分為2組，分別位於端（duān）蓋（gài）左上方與（yǔ）右下方，其中左上方的呼吸孔與齒輪（lún）箱位置較近，在（zài）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（zhuāng）3根約250mm的通風管，其中1根（gēn）為尼龍軟管，2根為PU鋁塑管；通過（guò）3根尼龍紮帶固定在（zài）端蓋的通風筋上，將管口朝下，使走行風無法直接灌（guàn）入，即（jí）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（shǎo）我（wǒ）段HXD1C機（jī）車齒輪箱油受外部雜質汙染的幾率。

　　4.2 門檻值的確定和頂輪檢測的全麵開展通過不斷地（dì）完善（shàn）、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（gēn）值和翹度係數的牽引電（diàn）機發回製造廠進行拆解，對拆解後軸承的磨損情況進行對比分析，我（wǒ）段初步確定（dìng）了牽引電機齒端軸（zhóu）承均（jun1）方根值和翹度係（xì）數的注意值和拆解值。HXD1C機車的批量頂輪檢測工作可（kě）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（chē）觀察運用，對超（chāo）過拆（chāi）解值（zhí）的牽（qiān）引電機進行更（gèng）換，有效地將牽引電（diàn）機軸承固死情（qíng）況卡控在庫內。
　　4.3 齒（chǐ）輪箱潤滑油的過濾
　　為清除現有齒輪箱油中存在的（de）各種金屬雜質，並且在不落輪、不抬車、不拆解齒輪箱的情況下，降（jiàng）低（dī）齒輪箱潤滑油中銅、鐵、鋁、矽、鉻的含量，現（xiàn）有較為有（yǒu）效的措施，就是（shì）采用（yòng）齒（chǐ）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（jī）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後，其各（gè）項金屬指標發生了明顯（xiǎn）的降低，主要體（tǐ）現在銅、鐵和矽三種元素（sù）的明顯（xiǎn）較少。因（yīn）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（fáng）電機軸承故障、提升齒輪箱潤滑（huá）油品質的輔助措施，同時也能（néng）在一定（dìng）程度上延緩牽引電機齒端軸承故障（zhàng）的發展速度。
　　5　措施執行效果
　　關於HXD1C機車牽引電機齒（chǐ）端（duān）軸承故障的（de）三項預防措施中，我段已實際開展了兩項，分別（bié）是（shì）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，就已全麵開展了頂輪檢測工作，截至發稿日，已完成了300多台次的頂輪（lún）檢（jiǎn）測工作。通過頂輪軸承檢（jiǎn）測試驗共發現了51台機車牽引電機軸承存在缺陷，並及時進行了（le）問題牽引電（diàn）機的更（gèng）換。其中HXD1C0057機車的（de）牽（qiān）引電機軸承（chéng）發送至株洲電機公（gōng）司解（jiě）體後，發現電機軸承（chéng）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（dà）量金屬屑，該軸承若再繼續使用必將造（zào）成（chéng）電機軸承途中（zhōng）固死。關於牽引電機呼吸孔改造（zào）工作，截至發稿（gǎo）日，我段牽（qiān）引電機的呼（hū）吸孔改造（zào）工作已全部（bù）完成，通過對齒輪箱油的（de）全麵取樣化驗，潤滑油中矽元素的含量（liàng）較改造之前有明顯下降（jiàng）。結合頂輪工（gōng）作（zuò）的全麵開展，在牽引電機呼吸（xī）孔改造後，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（qī）