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DF4型內燃機車抱軸瓦過熱的原因分析及解決措施
2013-05-27
1 問題的提出
DF4型機車抱軸瓦在承受牽引電動機載荷的同時，也承受著機車通過鋼軌接頭、道岔時的垂向沖擊力，受力大且復雜，工作條件惡劣。一旦發生抱軸瓦溫度過高，將會造成碾瓦、燒損，甚至燃軸等行車事故，嚴重影響鐵路運輸的正常秩序和行車安全，并造成機車檢修成本提高、機車運用效率降低，影響了機車的正常運用。
2 原因分析
DF4型機車牽引電動機采用軸懸式懸掛結構，電動機的一側通過滑動軸承（抱軸瓦）直接支撐在動軸上，另外一端通過吊桿裝置懸吊在轉向架構架的橫梁或者后端梁的電機吊座上，牽引電動機的抱軸承為剖分式軸承。軸承蓋也是抱軸瓦的潤滑油箱，用4個M24螺栓將軸承蓋緊固在電動機機體上。軸承蓋內刷架框上固定有集油器，用彈簧將集油器從下軸瓦長方口中壓向軸頸，使其接觸，以經行潤滑。
2.1 集油器不貼軸
集油器毛線墊的主要作用是將抱軸油箱內的潤滑油汲取到毛線墊上，并對抱軸頸進行潤滑。 通過對多起抱軸瓦過熱故障的觀察發現，集油器毛線墊不貼軸是造成抱軸瓦過熱的主要原因。集油器不貼軸的主要原因是集油器安裝不正確、集油器彈簧折斷、集油器刷架折斷以及集油器固定螺栓松脫等。
集油器彈簧和刷架折斷主要是由于機車發生震動或者牽引電動機本身發生震動。這種狀況多 發生在我段擔當邯濟線任務的運用機車上。機車發生震動的主要原因是其輪對踏面存在擦傷或剝離等輕微缺陷。牽引電動機發生震動的主要原因是其電樞動平衡不符合要求，或是牽引電動機齒輪與輪對齒輪嚙合狀態不良。
集油器固定螺栓松脫主要是由于抱軸油箱上用于固定集油器的螺栓狀態不良，在機車發生震動 或牽引電動機本身發生震動時，導致從抱軸油箱上脫落。
2.2 抱軸瓦加工不合理
應根據抱軸頸的實際直徑選擇抱軸瓦的內徑，在不符合抱軸瓦徑向間隙要求時，必須對抱軸瓦的內徑進行加工處理。經加工處理后，抱軸瓦徑向間隙均符合工藝要求。但是通過對多起發熱抱軸瓦檢查后發現，抱軸瓦被碾的部位有時不是其主要承力部位，而是處于兩端的擴大部。這說明抱軸瓦的兩端擴大部喇叭口太小，當機車通過彎道或晃動時，造成抱軸瓦受力變形，使得抱軸瓦兩端擴大部受擠壓，集油器帶油量不足，局部壓力過大，不能形成油楔，發生碾壓，導致抱軸瓦過熱。另外，抱軸瓦刮削不合理，組裝時在剖分面上形成臺階，阻止了油膜的建立，也是造成抱軸瓦過熱的主要因素。
2.3 抱軸瓦裝配不合理
抱軸瓦裝配不合理也是造成抱軸瓦過熱的原因之一。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）抱軸瓦蓋固定螺絲緊應力不平衡。抱軸瓦在電機上磨合時，由于負荷小，很難發現有過熱現象；一旦機車上線投入運用，在線路上做蛇形運動時，容易使抱軸瓦產生抗勁，造成抱軸瓦局部擠壓、磨損，產生碾片，導致過熱。
（3）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，產生碾片。
2.4 潤滑油竄油
機車抱軸瓦潤滑油對抱軸瓦起著關鍵作用，如果潤滑油有雜質，就會破換抱軸瓦與抱軸頸的油潤關系，加速抱軸瓦的磨損，使抱軸瓦產生碾片，導致抱軸瓦溫度過高。通過進一步的檢查對比發現，產生過熱的抱軸瓦與與相鄰的齒輪箱的齒輪脂的顏色相近。由此我們判定，導致這種抱軸瓦溫度過熱的原因是齒輪箱齒輪脂向抱軸油箱內竄油。齒輪的潤滑劑采用TG-4號齒輪潤滑脂，該齒輪脂較抱軸瓦潤滑油粘稠，抱軸油箱內的油受到TG-4齒輪脂污染后，集油器毛線上吸附了大量的雜質阻斷了集油器毛線向抱軸頸供油，導致抱軸瓦過熱。這種現象在冬季較為突出。當齒輪箱呼吸孔通氣不暢或者迷宮圈膠條破損時，運行中的機車齒輪箱內的潤滑脂受熱膨脹，齒輪箱內空氣壓力升高，使齒輪脂沿著齒輪箱與抱軸瓦的間隙進入抱軸油箱。
3 解決措施
在認真分析研究的基礎上，組織相關人員進行技術攻關，并采取了以下措施。
（1）針對集油器不貼軸的情況，我們采取的措施有：①向機車乘務人員介紹集油器的潤滑原理及安裝方法，并結合機車修程對機車乘務員進行實踐考核，設有專人檢查，達到人人必會。②對機車輪踏面存在缺陷進行旋削處理，消除缺陷。對機車齒輪箱漏油經行全面整治，防止缺油造成牽引齒輪磨損。③針對集油器固定螺絲松脫，采取了用絲錐重新攻絲（注意清掃鐵屑）或更換集油器固定螺栓、防緩墊片的方法，對集油器進行緊固。
如果機車在運行中發生抱軸瓦溫度過高，我們要求機車乘務人員立即采取停車措施，檢查集油器和抱軸瓦的狀態。在確認機車可維持運行的情況下，將抱軸油箱注滿機油，低速運行到前方車站再做進一步處理。同時，在日常的機車整備中，要求地勤人員必須定期地檢查集油器狀態，發現問題及時處理，從而有效地減少了由于集油器本身問題造成的抱軸瓦過熱。
（2）在加工抱軸瓦時，首先應根據抱軸瓦油潤徑向間隙和抱軸瓦尺寸，在機床上加工出 抱軸瓦的內表面。其次，將抱軸瓦內表面兩端25mm范圍內刮修出喇叭口，將其內徑加大0.2mm；刮削上下瓦剖分面內側、下瓦長方形給油窗口四周，消除棱邊。Z后，在抱軸瓦合金面上，刮削出圓周網格形的小油槽，其目的是形成暢通的油路。這樣一來抱軸瓦的內表面就會時刻有潤滑油，機車通過彎道或晃動時，抱軸瓦即使受到擠壓，仍會有一定的油潤間隙，保證了集油器有足夠帶油量。
（3）首先，中修機車在選配抱軸瓦時，原則上上瓦和下瓦必須配對使用且原瓦配原軸。如果使用的不是同一軸頸上或同一編號的上瓦和下瓦，容易造成軸瓦組裝后的軸向 移動量和徑向間隙不一致。所以我們在解體時要求工作人員把抱軸瓦編號，精確測量各尺寸。其次，在抱軸瓦組裝時，抱軸瓦蓋固定螺栓應進行對角緊固。Z后，抱軸瓦背與瓦座、瓦蓋的間隙大也是造成抱軸瓦過熱的主要因素之一。針對這一情況，我們在選擇抱軸瓦時，首先要測量抱軸瓦背與瓦座、瓦蓋的間隙，對變形的抱軸瓦經行更換，直到符合要求，然后再進行抱軸瓦的加工處理。
（4）對進入修程的機車，我們采取了更換抱軸瓦毛線氈條、疏通齒輪箱呼吸孔、更換齒 輪箱密封膠圈等措施，消除了齒輪箱向抱軸油箱竄油現象。
通過采取上述措施，對機車進行綜合整修，消除了抱軸瓦過熱這一慣性事故，收到了良好效果。
DF4型機車抱軸瓦在承受牽引電動機載荷的同時，也承受著機車通過鋼軌接頭、道岔時的垂向沖擊力，受力大且復雜，工作條件惡劣。一旦發生抱軸瓦溫度過高，將會造成碾瓦、燒損，甚至燃軸等行車事故，嚴重影響鐵路運輸的正常秩序和行車安全，并造成機車檢修成本提高、機車運用效率降低，影響了機車的正常運用。
2 原因分析
DF4型機車牽引電動機采用軸懸式懸掛結構，電動機的一側通過滑動軸承（抱軸瓦）直接支撐在動軸上，另外一端通過吊桿裝置懸吊在轉向架構架的橫梁或者后端梁的電機吊座上，牽引電動機的抱軸承為剖分式軸承。軸承蓋也是抱軸瓦的潤滑油箱，用4個M24螺栓將軸承蓋緊固在電動機機體上。軸承蓋內刷架框上固定有集油器，用彈簧將集油器從下軸瓦長方口中壓向軸頸，使其接觸，以經行潤滑。
2.1 集油器不貼軸
集油器毛線墊的主要作用是將抱軸油箱內的潤滑油汲取到毛線墊上，并對抱軸頸進行潤滑。 通過對多起抱軸瓦過熱故障的觀察發現，集油器毛線墊不貼軸是造成抱軸瓦過熱的主要原因。集油器不貼軸的主要原因是集油器安裝不正確、集油器彈簧折斷、集油器刷架折斷以及集油器固定螺栓松脫等。
集油器彈簧和刷架折斷主要是由于機車發生震動或者牽引電動機本身發生震動。這種狀況多 發生在我段擔當邯濟線任務的運用機車上。機車發生震動的主要原因是其輪對踏面存在擦傷或剝離等輕微缺陷。牽引電動機發生震動的主要原因是其電樞動平衡不符合要求，或是牽引電動機齒輪與輪對齒輪嚙合狀態不良。
集油器固定螺栓松脫主要是由于抱軸油箱上用于固定集油器的螺栓狀態不良，在機車發生震動 或牽引電動機本身發生震動時，導致從抱軸油箱上脫落。
2.2 抱軸瓦加工不合理
應根據抱軸頸的實際直徑選擇抱軸瓦的內徑，在不符合抱軸瓦徑向間隙要求時，必須對抱軸瓦的內徑進行加工處理。經加工處理后，抱軸瓦徑向間隙均符合工藝要求。但是通過對多起發熱抱軸瓦檢查后發現，抱軸瓦被碾的部位有時不是其主要承力部位，而是處于兩端的擴大部。這說明抱軸瓦的兩端擴大部喇叭口太小，當機車通過彎道或晃動時，造成抱軸瓦受力變形，使得抱軸瓦兩端擴大部受擠壓，集油器帶油量不足，局部壓力過大，不能形成油楔，發生碾壓，導致抱軸瓦過熱。另外，抱軸瓦刮削不合理，組裝時在剖分面上形成臺階，阻止了油膜的建立，也是造成抱軸瓦過熱的主要因素。
2.3 抱軸瓦裝配不合理
抱軸瓦裝配不合理也是造成抱軸瓦過熱的原因之一。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）抱軸瓦蓋固定螺絲緊應力不平衡。抱軸瓦在電機上磨合時，由于負荷小，很難發現有過熱現象；一旦機車上線投入運用，在線路上做蛇形運動時，容易使抱軸瓦產生抗勁，造成抱軸瓦局部擠壓、磨損，產生碾片，導致過熱。
（3）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，產生碾片。
2.4 潤滑油竄油
機車抱軸瓦潤滑油對抱軸瓦起著關鍵作用，如果潤滑油有雜質，就會破換抱軸瓦與抱軸頸的油潤關系，加速抱軸瓦的磨損，使抱軸瓦產生碾片，導致抱軸瓦溫度過高。通過進一步的檢查對比發現，產生過熱的抱軸瓦與與相鄰的齒輪箱的齒輪脂的顏色相近。由此我們判定，導致這種抱軸瓦溫度過熱的原因是齒輪箱齒輪脂向抱軸油箱內竄油。齒輪的潤滑劑采用TG-4號齒輪潤滑脂，該齒輪脂較抱軸瓦潤滑油粘稠，抱軸油箱內的油受到TG-4齒輪脂污染后，集油器毛線上吸附了大量的雜質阻斷了集油器毛線向抱軸頸供油，導致抱軸瓦過熱。這種現象在冬季較為突出。當齒輪箱呼吸孔通氣不暢或者迷宮圈膠條破損時，運行中的機車齒輪箱內的潤滑脂受熱膨脹，齒輪箱內空氣壓力升高，使齒輪脂沿著齒輪箱與抱軸瓦的間隙進入抱軸油箱。
3 解決措施
在認真分析研究的基礎上，組織相關人員進行技術攻關，并采取了以下措施。
（1）針對集油器不貼軸的情況，我們采取的措施有：①向機車乘務人員介紹集油器的潤滑原理及安裝方法，并結合機車修程對機車乘務員進行實踐考核，設有專人檢查，達到人人必會。②對機車輪踏面存在缺陷進行旋削處理，消除缺陷。對機車齒輪箱漏油經行全面整治，防止缺油造成牽引齒輪磨損。③針對集油器固定螺絲松脫，采取了用絲錐重新攻絲（注意清掃鐵屑）或更換集油器固定螺栓、防緩墊片的方法，對集油器進行緊固。
如果機車在運行中發生抱軸瓦溫度過高，我們要求機車乘務人員立即采取停車措施，檢查集油器和抱軸瓦的狀態。在確認機車可維持運行的情況下，將抱軸油箱注滿機油，低速運行到前方車站再做進一步處理。同時，在日常的機車整備中，要求地勤人員必須定期地檢查集油器狀態，發現問題及時處理，從而有效地減少了由于集油器本身問題造成的抱軸瓦過熱。
（2）在加工抱軸瓦時，首先應根據抱軸瓦油潤徑向間隙和抱軸瓦尺寸，在機床上加工出 抱軸瓦的內表面。其次，將抱軸瓦內表面兩端25mm范圍內刮修出喇叭口，將其內徑加大0.2mm；刮削上下瓦剖分面內側、下瓦長方形給油窗口四周，消除棱邊。Z后，在抱軸瓦合金面上，刮削出圓周網格形的小油槽，其目的是形成暢通的油路。這樣一來抱軸瓦的內表面就會時刻有潤滑油，機車通過彎道或晃動時，抱軸瓦即使受到擠壓，仍會有一定的油潤間隙，保證了集油器有足夠帶油量。
（3）首先，中修機車在選配抱軸瓦時，原則上上瓦和下瓦必須配對使用且原瓦配原軸。如果使用的不是同一軸頸上或同一編號的上瓦和下瓦，容易造成軸瓦組裝后的軸向 移動量和徑向間隙不一致。所以我們在解體時要求工作人員把抱軸瓦編號，精確測量各尺寸。其次，在抱軸瓦組裝時，抱軸瓦蓋固定螺栓應進行對角緊固。Z后，抱軸瓦背與瓦座、瓦蓋的間隙大也是造成抱軸瓦過熱的主要因素之一。針對這一情況，我們在選擇抱軸瓦時，首先要測量抱軸瓦背與瓦座、瓦蓋的間隙，對變形的抱軸瓦經行更換，直到符合要求，然后再進行抱軸瓦的加工處理。
（4）對進入修程的機車，我們采取了更換抱軸瓦毛線氈條、疏通齒輪箱呼吸孔、更換齒 輪箱密封膠圈等措施，消除了齒輪箱向抱軸油箱竄油現象。
通過采取上述措施，對機車進行綜合整修，消除了抱軸瓦過熱這一慣性事故，收到了良好效果。
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