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DF4型内燃机车抱轴瓦过热的原因分析及解决措施

2013-05-27

　　1　问题的提出
　　DF4型机车抱轴瓦在承受牵引电动机载荷的同时，也承受着机车通过钢轨接头、道岔时的垂向冲击力，受力大且复杂，工作条件恶劣。一旦发生抱轴瓦温度过高，将会造成碾瓦、烧损，甚至燃轴等行车事故，严重影响铁路运输的正常秩序和行车安全，并造成机车检修成本提高、机车运用效率降低，影响了机车的正常运用。
　　2　原因分析
　　DF4型机车牵引电动机采用轴悬式悬挂结构，电动机的一侧通过滑动轴承（抱轴瓦）直接支撑在动轴上，另外一端通过吊杆装置悬吊在转向架构架的横梁或者后端梁的电机吊座上，牵引电动机的抱轴承为剖分式轴承。轴承盖也是抱轴瓦的润滑油箱，用4个M24螺栓将轴承盖紧固在电动机机体上。轴承盖内刷架框上固定有集油器，用弹簧将集油器从下轴瓦长方口中压向轴颈，使其接触，以经行润滑。
　　2.1 集油器不贴轴
　　集油器毛线垫的主要作用是将抱轴油箱内的润滑油汲取到毛线垫上，并对抱轴颈进行润滑。通过对多起抱轴瓦过热故障的观察发现，集油器毛线垫不贴轴是造成抱轴瓦过热的主要原因。集油器不贴轴的主要原因是集油器安装不正确、集油器弹簧折断、集油器刷架折断以及集油器固定螺栓松脱等。
　　集油器弹簧和刷架折断主要是由于机车发生震动或者牵引电动机本身发生震动。这种状况多发生在我段担当邯济线任务的运用机车上。机车发生震动的主要原因是其轮对踏面存在擦伤或剥离等轻微缺陷。牵引电动机发生震动的主要原因是其电枢动平衡不符合要求，或是牵引电动机齿轮与轮对齿轮啮合状态不良。
　　集油器固定螺栓松脱主要是由于抱轴油箱上用于固定集油器的螺栓状态不良，在机车发生震动或牵引电动机本身发生震动时，导致从抱轴油箱上脱落。
　　2.2 抱轴瓦加工不合理
　　应根据抱轴颈的实际直径选择抱轴瓦的内径，在不符合抱轴瓦径向间隙要求时，必须对抱轴瓦的内径进行加工处理。经加工处理后，抱轴瓦径向间隙均符合工艺要求。但是通过对多起发热抱轴瓦检查后发现，抱轴瓦被碾的部位有时不是其主要承力部位，而是处于两端的扩大部。这说明抱轴瓦的两端扩大部喇叭口太小，当机车通过弯道或晃动时，造成抱轴瓦受力变形，使得抱轴瓦两端扩大部受挤压，集油器带油量不足，局部压力过大，不能形成油楔，发生碾压，导致抱轴瓦过热。另外，抱轴瓦刮削不合理，组装时在剖分面上形成台阶，阻止了油膜的建立，也是造成抱轴瓦过热的主要因素。
　　2.3 抱轴瓦装配不合理
　　抱轴瓦装配不合理也是造成抱轴瓦过热的原因之一。主要因素有：
　　（1）抱轴瓦上、下瓦的轴向移动量不一致或轴向移动量过小。
　　（2）抱轴瓦盖固定螺丝紧应力不平衡。抱轴瓦在电机上磨合时，由于负荷小，很难发现有过热现象；一旦机车上线投入运用，在线路上做蛇形运动时，容易使抱轴瓦产生抗劲，造成抱轴瓦局部挤压、磨损，产生碾片，导致过热。
　　（3）抱轴瓦背与抱轴瓦盖、瓦座接触间隙大，在机车进行牵引和制动时，容易对抱轴瓦形成冲击，造成局部受力过大，产生碾片。
　　2.4 润滑油窜油
　　机车抱轴瓦润滑油对抱轴瓦起着关键作用，如果润滑油有杂质，就会破换抱轴瓦与抱轴颈的油润关系，加速抱轴瓦的磨损，使抱轴瓦产生碾片，导致抱轴瓦温度过高。通过进一步的检查对比发现，产生过热的抱轴瓦与与相邻的齿轮箱的齿轮脂的颜色相近。由此我们判定，导致这种抱轴瓦温度过热的原因是齿轮箱齿轮脂向抱轴油箱内窜油。齿轮的润滑剂采用TG-4号齿轮润滑脂，该齿轮脂较抱轴瓦润滑油粘稠，抱轴油箱内的油受到TG-4齿轮脂污染后，集油器毛线上吸附了大量的杂质阻断了集油器毛线向抱轴颈供油，导致抱轴瓦过热。这种现象在冬季较为突出。当齿轮箱呼吸孔通气不畅或者迷宫圈胶条破损时，运行中的机车齿轮箱内的润滑脂受热膨胀，齿轮箱内空气压力升高，使齿轮脂沿着齿轮箱与抱轴瓦的间隙进入抱轴油箱。
　　3　解决措施
　　在认真分析研究的基础上，组织相关人员进行技术攻关，并采取了以下措施。
　　（1）针对集油器不贴轴的情况，我们采取的措施有：①向机车乘务人员介绍集油器的润滑原理及安装方法，并结合机车修程对机车乘务员进行实践考核，设有专人检查，达到人人必会。②对机车轮踏面存在缺陷进行旋削处理，消除缺陷。对机车齿轮箱漏油经行全面整治，防止缺油造成牵引齿轮磨损。③针对集油器固定螺丝松脱，采取了用丝锥重新攻丝（注意清扫铁屑）或更换集油器固定螺栓、防缓垫片的方法，对集油器进行紧固。
　　如果机车在运行中发生抱轴瓦温度过高，我们要求机车乘务人员立即采取停车措施，检查集油器和抱轴瓦的状态。在确认机车可维持运行的情况下，将抱轴油箱注满机油，低速运行到前方车站再做进一步处理。同时，在日常的机车整备中，要求地勤人员必须定期地检查集油器状态，发现问题及时处理，从而有效地减少了由于集油器本身问题造成的抱轴瓦过热。
　　（2）在加工抱轴瓦时，首先应根据抱轴瓦油润径向间隙和抱轴瓦尺寸，在机床上加工出抱轴瓦的内表面。其次，将抱轴瓦内表面两端25mm范围内刮修出喇叭口，将其内径加大0.2mm；刮削上下瓦剖分面内侧、下瓦长方形给油窗口四周，消除棱边。Z后，在抱轴瓦合金面上，刮削出圆周网格形的小油槽，其目的是形成畅通的油路。这样一来抱轴瓦的内表面就会时刻有润滑油，机车通过弯道或晃动时，抱轴瓦即使受到挤压，仍会有一定的油润间隙，保证了集油器有足够带油量。
　　（3）首先，中修机车在选配抱轴瓦时，原则上上瓦和下瓦必须配对使用且原瓦配原轴。如果使用的不是同一轴颈上或同一编号的上瓦和下瓦，容易造成轴瓦组装后的轴向移动量和径向间隙不一致。所以我们在解体时要求工作人员把抱轴瓦编号，精确测量各尺寸。其次，在抱轴瓦组装时，抱轴瓦盖固定螺栓应进行对角紧固。Z后，抱轴瓦背与瓦座、瓦盖的间隙大也是造成抱轴瓦过热的主要因素之一。针对这一情况，我们在选择抱轴瓦时，首先要测量抱轴瓦背与瓦座、瓦盖的间隙，对变形的抱轴瓦经行更换，直到符合要求，然后再进行抱轴瓦的加工处理。
　　（4）对进入修程的机车，我们采取了更换抱轴瓦毛线毡条、疏通齿轮箱呼吸孔、更换齿轮箱密封胶圈等措施，消除了齿轮箱向抱轴油箱窜油现象。
　　通过采取上述措施，对机车进行综合整修，消除了抱轴瓦过热这一惯性事故，收到了良好效果。

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