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出口坦贊SDD20內(nèi)燃機(jī)車(chē)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(xué)軍
（南車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)有限公司，江蘇常州 213011）

　　摘　要：本文針對(duì)出口坦贊SDD20型內(nèi)燃機(jī)車(chē)抱軸瓦大規(guī)模碾瓦情況，分析了所有可能造成抱軸瓦過(guò)熱碾瓦的原因，并制定了相應(yīng)的解決措施，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的實(shí)際運(yùn)用，抱軸瓦故障率大大降低。
　　關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車(chē)；抱軸瓦；過(guò)熱碾瓦；原因分析；處理
　　1　問(wèn)題的提出
　　SDD20機(jī)車(chē)是南車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)有限公司專門(mén)為坦桑尼亞-贊比亞鐵路設(shè)計(jì)的干線客、貨兩用內(nèi)燃機(jī)車(chē)。隨著SDD20機(jī)車(chē)在坦贊鐵路局運(yùn)用，擔(dān)任坦贊鐵路局的干線客、貨牽引任務(wù)，在交路長(zhǎng)、載荷重的情況下機(jī)車(chē)抱軸瓦過(guò)熱碾瓦故障頻發(fā)。

　　由于坦贊鐵路運(yùn)行條件十分惡劣，SDD20型機(jī)車(chē)抱軸瓦在承受牽引電機(jī)縱向載荷的同時(shí)，還要承受來(lái)自機(jī)車(chē)通過(guò)鋼軌接頭、道岔等的垂向沖擊，受力大且復(fù)雜。一旦抱軸瓦過(guò)熱，將會(huì)造成碾瓦、燒損、燒軸、機(jī)械鎖軸等行車(chē)事故。

　　2　SDD20型機(jī)車(chē)抱軸瓦結(jié)構(gòu)組成
　　SDD20型機(jī)車(chē)牽引電動(dòng)機(jī)采用軸懸式結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)的一端通過(guò)滑動(dòng)抱軸瓦直接支撐在動(dòng)軸上，另一端通過(guò)吊桿裝置懸吊在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的橫梁或后端梁的電機(jī)吊座上。兩付抱軸瓦即起到支撐牽引電機(jī)重量的作用，又與車(chē)軸產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)將車(chē)軸的滾動(dòng)變成牽引電機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)。

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

　　在潤(rùn)滑油刷到車(chē)軸與抱軸瓦之間后，潤(rùn)滑油會(huì)沿著車(chē)軸向兩邊竄動(dòng)，為了保證潤(rùn)滑效果，在每付抱軸瓦兩邊分別裝有一個(gè)密封圈，以使吸附上來(lái)的潤(rùn)滑油全部用來(lái)潤(rùn)滑抱軸瓦。在抱軸瓦上密封圈槽內(nèi)開(kāi)有回油孔，使過(guò)量的潤(rùn)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(dāng)問(wèn)題，也有組裝不當(dāng)、集油器不良、彈簧不良、缺油等問(wèn)題，這些因素Z終都會(huì)造成抱軸瓦發(fā)熱。
　　通過(guò)對(duì)比檢查幾臺(tái)碾瓦機(jī)車(chē)發(fā)熱的抱軸瓦位置，發(fā)現(xiàn)抱軸瓦發(fā)熱發(fā)生在導(dǎo)向軸（即1、3、4、6軸）的機(jī)率更大，情況也相對(duì)更嚴(yán)重，并且過(guò)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(kāi)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(yán)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(méi)有受到任何損傷。

　　根據(jù)以上情況分析認(rèn)為抱軸瓦過(guò)熱碾瓦原因主要有以下幾個(gè)。
　　4.1抱軸瓦與車(chē)軸裝配不合理
　　抱軸瓦裝配不合理是造成抱軸瓦過(guò)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(dòng)量不一致或軸向移動(dòng)量過(guò)小。（2）抱軸瓦背與抱軸瓦蓋、瓦座接觸間隙大，在機(jī)車(chē)進(jìn)行牽引和制動(dòng)時(shí)，容易對(duì)抱軸瓦形成沖擊，造成局部受力過(guò)大，產(chǎn)生碾片。（3）抱軸瓦與車(chē)軸間隙過(guò)小，造成兩者本身之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力增大，并且由于間隙過(guò)小使得潤(rùn)滑油膜難以建立，造成潤(rùn)滑不良，發(fā)生過(guò)熱情況導(dǎo)致碾瓦。

　　4.2抱軸瓦蓋固定螺栓緊應(yīng)力不符合要求
　　（1）抱軸瓦蓋固定螺栓緊應(yīng)力不平衡。抱軸瓦在電機(jī)上磨合時(shí)，由于負(fù)荷小，很難發(fā)現(xiàn)有過(guò)熱現(xiàn)象；一旦機(jī)車(chē)上線投入運(yùn)用，在線路上做蛇行運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(dǎo)致過(guò)熱。
　　（2）抱軸瓦蓋固定螺栓緊應(yīng)力太緊。使抱軸瓦與車(chē)軸貼合太緊，潤(rùn)滑油膜難以建立，造成潤(rùn)滑不良過(guò)熱碾瓦。
　　4.3齒輪箱過(guò)熱
　　由于坦贊鐵路路況差，且一路長(zhǎng)大坡道、橋梁及S型、W型彎道特別多，造成牽引電機(jī)齒輪與車(chē)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(guò)車(chē)軸傳遞到齒端抱軸瓦部分，造成過(guò)熱并且在高溫狀態(tài)下潤(rùn)滑油稀釋，潤(rùn)滑油膜難以建立，導(dǎo)致碾瓦故障發(fā)生，全部抱軸瓦過(guò)溫故障都是在齒端發(fā)生也印證這一點(diǎn)。

　　4.4毛線吸油能力差
　　根據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)，SDD20機(jī)車(chē)毛線吸附能力不強(qiáng)且非常容易干，在從集油盒中取出后幾小時(shí)就會(huì)干硬，這對(duì)潤(rùn)滑情況非常不利。
　　5　解決措施
　　5.1刮瓦
　　對(duì)機(jī)車(chē)各抱軸瓦間隙使用塞尺測(cè)量間隙，對(duì)間隙相對(duì)較小的軸位的抱軸瓦進(jìn)行刮瓦處理，刮瓦完成后組裝恢復(fù)，再次使用塞尺測(cè)量，嚴(yán)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(dá)扭矩后即停止緊固。
　　5.3更換齒輪箱機(jī)油
　　重型潤(rùn)滑油具有粘度大、吸熱能力強(qiáng)、緩解沖擊力等作用，使機(jī)車(chē)在惡劣條件下運(yùn)行時(shí)齒輪箱產(chǎn)生較少的熱量，這樣就不會(huì)傳遞到齒端抱軸瓦處造成過(guò)熱甚至碾瓦。

　　5.4重新處理毛線
　　對(duì)所有的抱軸瓦毛線重新進(jìn)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(shí)，這樣處理后的毛線柔軟、吸附能力強(qiáng)。
　　5.5加強(qiáng)檢查
　　對(duì)機(jī)車(chē)司機(jī)配備點(diǎn)溫計(jì)，到達(dá)整備車(chē)站時(shí)要求乘務(wù)人員迅速用點(diǎn)溫計(jì)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(shí)處理。

　　6　故障發(fā)生后處理
　　當(dāng)抱軸瓦過(guò)熱故障發(fā)生之后，修復(fù)安裝抱軸瓦過(guò)程中需要按照以下步驟，并嚴(yán)格遵照注意事項(xiàng)進(jìn)行。
　?。?）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(yàn)，如果抱軸瓦內(nèi)表面沒(méi)有被燒黑，只是表面涂層被碾壓，使用手指來(lái)回?fù)崦?，如果感覺(jué)沒(méi)有很深的凹凸不平就不需要更換抱軸瓦，可以使用細(xì)砂紙混合潤(rùn)滑油進(jìn)行打磨，打磨到光滑發(fā)亮為止；

　?。?）將車(chē)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(chē)軸狀態(tài)，確認(rèn)車(chē)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(rèn)車(chē)軸狀態(tài)良好后以此車(chē)軸恢復(fù)，車(chē)軸存在嚴(yán)重?fù)p傷后視具體情況另行確定；

　　（3）檢查抱軸瓦軸向和徑向間隙：
　　組裝后抱軸瓦與輪對(duì)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(duì)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(rèn)牽引電機(jī)安裝處清潔，抱軸瓦使用清潔劑清洗干凈，無(wú)沙塵、異物；
　　安裝抱軸瓦（未開(kāi)窗口），確保抱軸瓦內(nèi)側(cè)端面與牽引電機(jī)貼緊；
　　抱軸瓦必須成對(duì)安裝，非同一副瓦的開(kāi)窗和未開(kāi)窗口抱軸瓦不得混裝；
　　（4）嚴(yán)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(yǔ)
　　本文在機(jī)車(chē)實(shí)地試驗(yàn)的基礎(chǔ)上分析了所有可能的過(guò)熱原因，提出了幾個(gè)應(yīng)對(duì)措施，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)抱軸瓦修復(fù)過(guò)程提供了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮鞑襟E及注意事項(xiàng)。經(jīng)幾個(gè)月的機(jī)車(chē)實(shí)際運(yùn)用試驗(yàn)證，無(wú)一碾瓦情況發(fā)生，證明使用本文提到的幾項(xiàng)措施來(lái)預(yù)防與處理抱軸瓦過(guò)熱問(wèn)題是可行的，不僅達(dá)到了預(yù)期的目的，而且使抱軸瓦結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，為保證機(jī)車(chē)走行部安全提供了更為可靠的保障。

　　參考文獻(xiàn)
　　[1]劉達(dá)德，朱志英.內(nèi)燃機(jī)車(chē)結(jié)構(gòu)和原理[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1986.
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　　[3]王補(bǔ)宣.動(dòng)力工程師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

來(lái)源：《科學(xué)與財(cái)富》2015 (3)