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出口坦贊SDD20內(nèi)燃機車抱軸瓦碾瓦故障原因分析及處理

2018-08-23

鄭小磊　朱永志　趙學軍
（南車戚墅堰機車有限公司，江蘇常州 213011）

　　摘　要：本文針對出口坦贊SDD20型內(nèi)燃機車抱軸瓦大規(guī)模碾瓦情況，分析了所有可能造成抱軸瓦過熱碾瓦的原因，并制定了相應的解決措施，經(jīng)過幾個月的實際運用，抱軸瓦故障率大大降低。
　　關鍵詞：內(nèi)燃機車；抱軸瓦；過熱碾瓦；原因分析；處理
　　1　問題的提出
　　SDD20機車是南車戚墅堰機車有限公司專門為坦桑尼亞-贊比亞鐵路設計的干線客、貨兩用內(nèi)燃機車。隨著SDD20機車在坦贊鐵路局運用，擔任坦贊鐵路局的干線客、貨牽引任務，在交路長、載荷重的情況下機車抱軸瓦過熱碾瓦故障頻發(fā)。

　　由于坦贊鐵路運行條件十分惡劣，SDD20型機車抱軸瓦在承受牽引電機縱向載荷的同時，還要承受來自機車通過鋼軌接頭、道岔等的垂向沖擊，受力大且復雜。一旦抱軸瓦過熱，將會造成碾瓦、燒損、燒軸、機械鎖軸等行車事故。

　　2　SDD20型機車抱軸瓦結(jié)構(gòu)組成
　　SDD20型機車牽引電動機采用軸懸式結(jié)構(gòu)，電動機的一端通過滑動抱軸瓦直接支撐在動軸上，另一端通過吊桿裝置懸吊在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的橫梁或后端梁的電機吊座上。兩付抱軸瓦即起到支撐牽引電機重量的作用，又與車軸產(chǎn)生相對運動將車軸的滾動變成牽引電機的直線運動。

　　抱軸瓦由開窗和未開窗口抱軸瓦（內(nèi)瓦和外瓦）兩塊組成，抱軸瓦必須成對加工，成對安裝，非同一副瓦的開窗和未開窗口抱軸瓦不得混裝。
　　3　抱軸瓦結(jié)構(gòu)的潤滑原理
　　兩個抱軸瓦蓋上分別固定有一個集油盒，用彈簧將集油器（毛線）從下軸瓦長方口中壓向軸頸，使其接觸，集油器會吸上潤滑油刷到車軸與抱軸瓦之間以進行潤滑，潤滑結(jié)構(gòu)示圖見圖1。

　　在潤滑油刷到車軸與抱軸瓦之間后，潤滑油會沿著車軸向兩邊竄動，為了保證潤滑效果，在每付抱軸瓦兩邊分別裝有一個密封圈，以使吸附上來的潤滑油全部用來潤滑抱軸瓦。在抱軸瓦上密封圈槽內(nèi)開有回油孔，使過量的潤滑油回到集油盒內(nèi)。

　　4　原因分析
　　抱軸瓦發(fā)熱受多種因素的綜合影響，有配合間隙不當問題，也有組裝不當、集油器不良、彈簧不良、缺油等問題，這些因素Z終都會造成抱軸瓦發(fā)熱。
　　通過對比檢查幾臺碾瓦機車發(fā)熱的抱軸瓦位置，發(fā)現(xiàn)抱軸瓦發(fā)熱發(fā)生在導向軸（即1、3、4、6軸）的機率更大，情況也相對更嚴重，并且過熱碾瓦現(xiàn)象全部發(fā)生在齒端，非齒端抱軸瓦情況良好。

　　具體檢查抱軸瓦情況，發(fā)現(xiàn)抱軸瓦碾瓦主要有兩種形式，種是頂端有燒損痕跡，底端有拉傷的痕跡，可以判斷Z初發(fā)生碾瓦的部位在兩塊瓦上部結(jié)合面開始，并向下發(fā)生碾壓，產(chǎn)生金屬堆積層。第二種主要表現(xiàn)為偏磨十分嚴重，前瓦（有毛氈窗瓦）燒損及拉傷痕跡非常明顯，但是背瓦完全沒有受到任何損傷。

　　根據(jù)以上情況分析認為抱軸瓦過熱碾瓦原因主要有以下幾個。
　　4.1抱軸瓦與車軸裝配不合理
　　抱軸瓦裝配不合理是造成抱軸瓦過熱的Z主要原因之一。主要因素有：（1）抱軸瓦上、下瓦的軸向移動量不一致或軸向移動量過小。（2）抱軸瓦背與抱軸瓦蓋、瓦座接觸間隙大，在機車進行牽引和制動時，容易對抱軸瓦形成沖擊，造成局部受力過大，產(chǎn)生碾片。（3）抱軸瓦與車軸間隙過小，造成兩者本身之間的相對運動阻力增大，并且由于間隙過小使得潤滑油膜難以建立，造成潤滑不良，發(fā)生過熱情況導致碾瓦。

　　4.2抱軸瓦蓋固定螺栓緊應力不符合要求
　　（1）抱軸瓦蓋固定螺栓緊應力不平衡。抱軸瓦在電機上磨合時，由于負荷小，很難發(fā)現(xiàn)有過熱現(xiàn)象；一旦機車上線投入運用，在線路上做蛇行運動時，容易使抱軸瓦產(chǎn)生抗勁，造成抱軸瓦局部擠壓、磨損，產(chǎn)生碾片，導致過熱。
　?。?）抱軸瓦蓋固定螺栓緊應力太緊。使抱軸瓦與車軸貼合太緊，潤滑油膜難以建立，造成潤滑不良過熱碾瓦。
　　4.3齒輪箱過熱
　　由于坦贊鐵路路況差，且一路長大坡道、橋梁及S型、W型彎道特別多，造成牽引電機齒輪與車軸大齒輪之間沖劑較大，齒輪箱部位產(chǎn)生非常高的熱量，熱量經(jīng)過車軸傳遞到齒端抱軸瓦部分，造成過熱并且在高溫狀態(tài)下潤滑油稀釋，潤滑油膜難以建立，導致碾瓦故障發(fā)生，全部抱軸瓦過溫故障都是在齒端發(fā)生也印證這一點。

　　4.4毛線吸油能力差
　　根據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)，SDD20機車毛線吸附能力不強且非常容易干，在從集油盒中取出后幾小時就會干硬，這對潤滑情況非常不利。
　　5　解決措施
　　5.1刮瓦
　　對機車各抱軸瓦間隙使用塞尺測量間隙，對間隙相對較小的軸位的抱軸瓦進行刮瓦處理，刮瓦完成后組裝恢復，再次使用塞尺測量，嚴格保證軸瓦間隙在0.5-1mm之間。

　　5.2抱軸瓦蓋固定螺栓緊固
　　將所有的抱軸瓦蓋固定螺栓按鈕扭矩要求重新緊固，使用扭力扳手，扭力調(diào)節(jié)到650N*M，到達扭矩后即停止緊固。
　　5.3更換齒輪箱機油
　　重型潤滑油具有粘度大、吸熱能力強、緩解沖擊力等作用，使機車在惡劣條件下運行時齒輪箱產(chǎn)生較少的熱量，這樣就不會傳遞到齒端抱軸瓦處造成過熱甚至碾瓦。

　　5.4重新處理毛線
　　對所有的抱軸瓦毛線重新進行加熱和浸油處理。將一桶抱軸油加熱到150°C，把毛線浸泡其中持續(xù)48小時，這樣處理后的毛線柔軟、吸附能力強。
　　5.5加強檢查
　　對機車司機配備點溫計，到達整備車站時要求乘務人員迅速用點溫計檢查并記錄各軸位左、右兩側(cè)抱軸油盒、抱軸瓦大端暴露在外側(cè)處的溫度，有任何異常情況及時處理。

　　6　故障發(fā)生后處理
　　當抱軸瓦過熱故障發(fā)生之后，修復安裝抱軸瓦過程中需要按照以下步驟，并嚴格遵照注意事項進行。
　　（1）拆下后檢查抱軸瓦的狀態(tài)，視情況決定是否需要更換。根據(jù)經(jīng)驗，如果抱軸瓦內(nèi)表面沒有被燒黑，只是表面涂層被碾壓，使用手指來回撫摸，如果感覺沒有很深的凹凸不平就不需要更換抱軸瓦，可以使用細砂紙混合潤滑油進行打磨，打磨到光滑發(fā)亮為止；

　?。?）將車軸與軸瓦配合處油污等用清洗劑清洗后，用干凈的棉布擦凈，檢查車軸狀態(tài)，確認車軸是否有拉傷或燒損。輕微拉傷用150-250目砂紙消除，直至光滑。確認車軸狀態(tài)良好后以此車軸恢復，車軸存在嚴重損傷后視具體情況另行確定；

　?。?）檢查抱軸瓦軸向和徑向間隙：
　　組裝后抱軸瓦與輪對的徑向間隙：
　　新抱軸瓦Z小間隙0.014"（0.36mm）
　　抱軸瓦磨損后的Z大間隙0.060"（1.52mm）
　　組裝后抱軸瓦與輪對的軸向間隙：
　　新抱軸瓦0.050"（1.27mm）
　　抱軸瓦磨損后0.313"（7.95mm）
　　單塊抱軸瓦允許的Z大磨損量0.125"（3.18mm）
　　安裝抱軸瓦前確認牽引電機安裝處清潔，抱軸瓦使用清潔劑清洗干凈，無沙塵、異物；
　　安裝抱軸瓦（未開窗口），確保抱軸瓦內(nèi)側(cè)端面與牽引電機貼緊；
　　抱軸瓦必須成對安裝，非同一副瓦的開窗和未開窗口抱軸瓦不得混裝；
　　（4）嚴格按照扭力要求擰緊抱軸瓦螺栓，使用扭力扳手，扭力調(diào)到650N*M。
　　7　結(jié)束語
　　本文在機車實地試驗的基礎上分析了所有可能的過熱原因，提出了幾個應對措施，并根據(jù)經(jīng)驗對抱軸瓦修復過程提供了嚴謹?shù)牟僮鞑襟E及注意事項。經(jīng)幾個月的機車實際運用試驗證，無一碾瓦情況發(fā)生，證明使用本文提到的幾項措施來預防與處理抱軸瓦過熱問題是可行的，不僅達到了預期的目的，而且使抱軸瓦結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，為保證機車走行部安全提供了更為可靠的保障。

　　參考文獻
　　[1]劉達德，朱志英.內(nèi)燃機車結(jié)構(gòu)和原理[M].北京：中國鐵道出版社，1986.
　　[2]朱志英，趙觀武.內(nèi)燃機車檢修[M].北京：中國鐵道出版社，2002.
　　[3]王補宣.動力工程師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.

來源：《科學與財富》2015 (3)