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HXD2型机车牵引电机驱动端轴承故障分析及措施

2012-08-03安中正朱文胜

铁道机车车辆 2012年2期
关键词:滚柱齿轮油齿轮箱

吴 勇,安中正,王 帅,张 林,朱文胜

(1 太原铁路局 湖东电力机务段,山西大同037001;2 太原铁路局 安全监督管理办公室 驻湖东电力机务段验收室,山西大同037001)

目前,湖东电力机务段配属的180台HXD2型电力机车投入使用2年多来,一直处于满负荷运用状态,机车走行部质量受到严重挑战,其中装车使用的牵引电机驱动端轴承出现异常磨损现象,给行车安全造成了隐患。

1 现状调查

2009-11-20,HXD2 0058机车牵引万吨列车,列车运行到大秦线延庆站司机开窗闻到机车有异味,后部瞭望发现机车走行部冒烟,立即停车上报机务段有关部门。机务段技术科专业技术人员、检修车间到现场救援,发现A节1位轴左侧齿轮箱窜油,打开齿轮箱发现驱动端轴承保持架碎、轴承固死,解体故障牵引电机发现A节1位牵引电机驱动端轴承固死、保持架破碎。机车救援回段后决定将A节2,3,4位牵引电机全部拆下进行检查,检查发现A节2位牵引电机传动端轴承滚珠剥离严重,A节3,4位牵引电机驱动端轴承滚珠有点蚀现象。

2009-11-23—12-07,HXD2型机车连续发生4台机车的10台牵引电机驱动端轴承磨损的事故。

发生上述故障后,湖东电力机务段对HXD2型机车牵引电机驱动端轴承间隙进行了普查,测量结果见表1。

HXD2型机车牵引电机驱动端轴承原设计游隙为0.12~0.2mm,轴承报废游隙为0.26mm。从表1对10台机车牵引电机驱动端轴承测量结果看,有78台牵引电机驱动端轴承间隙超限,轴承磨损严重。

表1 牵引电机轴承间隙测量记录表

2 原因分析

2.1 拆解外观检查及分析

(1)故障轴承外观检查

对牵引电机故障轴承进行拆解检查,轴承滚柱表面磨损严重,出现小坑,一些滚柱一半以上的表面出现损伤,轴承内环上有磨损痕迹,见图1。部分轴承已经完全损坏。

(2)故障牵引电机处的传动齿轮检查

故障牵引电机处的传动齿轮无损伤,但表面有黑色灰尘,见图2。

(3)现场拆解分析

从故障轴承外观看,轴承表面无冲击痕迹,滚柱、轴承内套上存在小坑状损伤,轴承滚柱与内套之间磨损严重。主动齿轮表面覆盖着一层黑色粉末,表明为轴承提供润滑的齿轮箱油受到了污染。

HXD2型机车牵引电机驱动端采用NU2322圆柱滚子轴承,使用机车齿轮箱内的齿轮油作为润滑剂润滑。牵引电机的冷却风,从牵引电机进风口进入后,一路通过定子通风孔,转子通风孔,定子、转子间的气隙对牵引电机进行冷却,另一路通过驱动端端盖上的3个通风孔,进入密封套,然后经过密封套下部通风口和回油孔进入齿轮箱。大秦线是一条运煤专线,周围环境被煤灰污染严重,若进入牵引电机的冷却风压力较大,灰尘就会随冷却风进入齿轮箱内部,将齿轮油污染。受到污染的齿轮油进入牵引电机驱动端轴承内部,会造成轴承异常磨损。

图1 牵引电机故障轴承

图2 故障牵引电机处的传动齿轮

2.2 齿轮箱油分析

HXD2型机车齿轮油采用BP Energear SHX-LS 75W-90齿轮润滑油,为了分析齿轮油污染状况,提取了故障电机齿轮箱内的齿轮油进行了化验,化验结果如表2、表3:

从表2和表3的齿轮油化验结果分析:

(1)油品理化指标基本正常;

(2)油中Fe含量严重偏高,表明钢质部件磨损量较大;油中Cu含量严重偏高,表明铜制轴承保持架部件存在较严重的异常磨损;Si含量严重偏高,通常来源于空气中的粉尘污染。

表2 齿轮油理化指标

表3 齿轮油杂质含量 mg·kg-1

2.3 分析结论

从以上分析可以看出,造成牵引电机驱动端轴承游隙超限的主要原因是齿轮油受到污染,从而引起轴承异常磨损,造成轴承烧损。齿轮油污染的原因有:

(1)齿轮油未及时更换,造成正常的磨损物不能从齿轮箱中排出,长期存在油中,造成轴承润滑不良,引起滚柱损坏;

(2)机车运营过程中,牵引电机的冷却风将煤尘、灰尘等污物带入齿轮箱;

(3)牵引电机与轮对组装前,各零部件上及齿轮箱内有异物,如铸造残余、灰尘、金属碎屑等。

3 改进措施

(1)对损坏的所有HXD2型机车牵引电机驱动端轴承进行更换,并对牵引电机进行改造。改造方案为:

①在牵引电机转子轴上加装径向密封环,改进牵引电机与齿轮箱之间的密封,使牵引电机冷却风进入齿轮箱的风量减小。②改造牵引电机驱动端端盖,减小密封套内压力,具体为在牵引电机与齿轮箱之间的密封套内钻3个孔,用钢制导管使其与大气相通。这样从牵引电机吹来的高压冷却风将能在该处降低压力,从而减少进入齿轮箱的冷却风量;另外这3个孔也可将部分电机冷却风带入的颗粒物排出。

(2)加强传动齿轮及其箱体的清洁

在牵引电机更换驱动端轴承时,清洁主动齿轮、从动齿轮和齿轮箱,使齿轮油保持清洁。

(3)组织专人对HXD2型机车牵引电机驱动端轴承部位粘贴温度试纸,随时检查此处轴承温度,确保运用机车的安全。

(4)定期对HXD2型机车齿轮箱内的磁性排油螺栓进行清洁。

4 结束语

由于重载技术是一个新课题,各种环境比较复杂,本文就HXD2机车牵引电机驱动端轴承出现的故障进行了探讨分析,指出了故障轴承过度磨损产生的原因,提出了改进措施,相信在新产品的开发研制和既有产品的日常保养、检修中会起到积极作用。

[1]刘友梅.韶山3型电力机车[M].北京:中国铁道出版社,1993.

[2]郑树选.8K型电力机车[M].北京:中国铁道出版社,1994.

[3]卜 炎.实用轴承技术手册[M].北京:机械工业出版社,2003.

[4]林吉忠.金属的缺陷、载荷与疲劳[M].北京:中国铁道出版社,1993.

[5]张曙光.HXD1型电力机车[M].北京:中国铁道出版社,2009.

[6]张曙光.HXD2型电力机车[M].北京:中国铁道出版社,2009.

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