HXD1C型机车牵引电机齿端轴承故障分析及预防措施

摘要：文章针对现有hxd1c型机车牵引电机齿端轴承故障率较高的问题，通过对牵引电机齿端轴承的运行环境、油品质、轴承振动数据等问题进行分析，并且根据以上几个方面的分析情况提出了相应的预防措施，从多个角度来讨论如何预防牵引电机轴承故障的发生。

关键词：牵引电机齿端轴承；振动；呼吸管；齿轮箱油

中图分类号：U269 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-

1 概述

机车走行部轴承是关系行车安全的关键部件，普遍存在故障多、离散性大的特点，长期以来机务系统高度重视。HXD1C型新型大功率交流传动机车虽然采用了较多先进的设计工艺，但走行部轴承故障仍然时有发生。HXD1C机车自2009年10月配属我段以来，已多次发生机车牵引电机轴承途中固死的情况，对正常的铁路运输秩序造成了较大的影响。为有效降低和预防此类故障的发生，通过对牵引电机齿端轴承的运行环境、油品质、顶轮振动检测等情况进行分析，提出开展牵引电机呼吸孔改进、齿轮箱油过滤以及开展轴承顶轮检测试验的综合整治方式，来探讨牵引电机轴承故障的检测和预防。

2 HXD1C机车牵引电机齿端轴承故障情况

2.1 电机轴承故障基本概况

我段自2009年9月配属HXD1C机车以来，未开展预防措施之前，共发生牵引电机轴承故障23起，其中途中固死9件，仅直接的救援费用支出就超过了23万元。平均每次救援费用达到2.5万元以上，平均救援耗时在8小时以上，平均途中占用停时大约13小时。机车牵引电机轴承发生故障后，引起的轮对固死恶性事故，在救援过程中必须将故障牵引电机的齿轮箱进行切割分离，然后切除牵引电机齿端小齿后，故障机车才能被其他救援机车拖离正线，其救援方式复杂、救援难度大、占线时间长，造成了多起恶性行车安全事故，严重影响了铁路的正常运输秩序。

2.2 轴承固死电机拆解情况

以2010年12月14日发生轴承固死的HXD1C0069机车0311号牵引电机为例，牵引电机齿端轴承发生固死后，电机立即返回制造厂进行拆解检查。齿端外盖拆下后，齿端轴承保持架碎片散落出来，保持架已经完全毁损，齿端轴承滚柱完全毁损4个，其余滚柱存在不同程度磨损。在齿端端盖外表面有大量的糊状金属碎屑和金属熔块，其中有黄色金属和白色金属，均是损毁的滚柱与保持架熔化所成。

齿端轴承滚柱磨损严重，其表面出现大量的凹痕以及块状剥离。齿端轴承内圈出现大量凹痕以及几处剥离，损坏严重。齿端轴承外圈轨道在靠近大小齿轮啮合轴线方向，出现连续4处被滚柱挤压形成的凹坑，4道宽1cm，长20～30cm不等的条状

剥离。

3 牵引电机齿端轴承故障分析

3.1 运行环境分析

3.1.1 HXD1C机车牵引电机齿端轴承方式。HXD1C机车牵引电机齿端轴承方式，与直流机车牵引电机轴承的方式有较大不同，原有直流机车牵引电机轴承，采用齿轮箱油与电机轴承油完全分离的方式进行。牵引电机齿端和非端轴承通过定期补充专用脂的方式进行维护，齿轮箱大齿和小齿通过定期检查、补充和更换齿轮箱油的方式进行维护，齿轮箱油和牵引电机油完全处于分离状态。而HXD1C机车牵引电机齿端轴承，采用齿轮箱油与牵引电机齿端油共用的方式进行，机车在运行过程中，通过轮对大齿飞溅齿轮箱油至电机集油槽内，集油槽收集的齿轮箱油通过油孔流入轴承室内对齿端轴承进行，之后油通过回油槽再流回齿轮箱内。因此，HXD1C机车齿轮箱油的质量状态将直接影响牵引电机齿端轴承的运行环境。

3.1.2 运行环境存在问题及分析。通过对HXD1C机车JD160A牵引电机的运行状态进行试验，对运行环境进行分析，发现HXD1C机车牵引电机在运行过程中需要通过电机呼吸孔来保证电机的正常工作，而该呼吸孔的负压只有158Pa。当机车高速运行时，在车底走行风和压力撒砂的作用下，各种高硬度异物和机砂将会通过呼吸孔进入电机齿端轴承的循环油路，导致齿轮箱油的品质受到严重破坏，进而直接影响齿端轴承的工作环境。因此，解决牵引电机呼吸孔问题，将是解决电机齿端轴承故障问题的一个重要环节。

3.2 顶轮振动检测分析

为能快速取得HXD1C机车电机轴承的振动数据，我段利用现有直流机车的振动检测平台，开展交流机车顶轮检测试验，对HXD1C机车的电机轴承均方根值和翘度系数进行了检测和收集。在顶轮检测试验过程中，多次发现牵引电机轴承异音较大或转动困难的情况，由于当前交流机车电机轴承的均方根值和翘度系数没有权威的注意值和拆解值，所以，对发现异音和转动困难的牵引电机必须打开齿轮箱，对齿端轴承外观进行检查，对轴承间隙进行测量，才能确定是否需要更换牵引电机。这种方式不仅工作量巨大，而且严重影响检修进度。因此，确定HXD1C机车牵引电机齿端轴承均方根值和翘度系数的注意值和拆解值，将可以有效预防电机轴承发生途中固死，正确判断电机轴承是否存在质量隐患的重点。

3.3 油状态分析

为全面掌握HXD1C机车的齿轮箱油状态，我段将配属的HXD1C机车齿轮箱油进行了全面的送样化验，化验项目主要包括铁、铜、硅、铝、铬以及铁铜比等内容。通过化验结果发现，个别机车齿轮箱油的铜、铁、硅含量异常超标，铜的含量达到了79.8?g/g（正常值为

4 牵引电机齿端轴承故障预防措施

4.1 牵引电机呼吸孔改进

为防止机砂等杂质通过牵引电机呼吸孔进入齿端轴承循环油路，并且在不落车和抬车的情况下，通过外加简易装置直接降低外界砂粒进入电机循环油路的几率，是解决该问题的最佳方案。由于电机齿端盖上有6个呼吸孔，分为2组，分别位于端盖左上方与右下方，其中左上方的呼吸孔与齿轮箱位置较近，在齿轮箱的遮挡下，砂粒进入该孔的几率不大。因此，对齿端端盖下方的3个呼吸孔加装3根约250mm的通风管，其中1根为尼龙软管，2根为PU铝塑管；通过3根尼龙扎带固定在端盖的通风筋上，将管口朝下，使走行风无法直接灌入，即便进入管道，砂粒在重力作用下也会掉落，降低砂粒进入呼吸孔内的可能性，减少我段HXD1C机车齿轮箱油受外部杂质污染的几率。

4.2 门槛值的确定和顶轮检测的全面开展

通过不断地完善、分析和摸索顶轮数据的注意值和拆解值，将不同量级均方根值和翘度系数的牵引电机发回制造厂进行拆解，对拆解后轴承的磨损情况进行对比分析，我段初步确定了牵引电机齿端轴承均方根值和翘度系数的注意值和拆解值。HXD1C机车的批量顶轮检测工作可初步以此注意值和拆解值为标准，对牵引电机齿端轴承的状态进行跟踪和卡控，对超过注意值的机车观察运用，对超过拆解值的牵引电机进行更换，有效地将牵引电机轴承固死情况卡控在库内。

4.3 齿轮箱油的过滤

为清除现有齿轮箱油中存在的各种金属杂质，并且在不落轮、不抬车、不拆解齿轮箱的情况下，降低齿轮箱油中铜、铁、铝、硅、铬的含量，现有较为有效的措施，就是采用齿轮箱滤油机在各级修程中对齿轮箱油进行过滤。我段通过对HXD1C0021机车的两位齿轮箱油进行了过滤试验，齿轮箱油经过过滤后，其各项金属指标发生了明显的降低，主要体现在铜、铁和硅三种元素的明显较少。因此，将滤油机方案在HXD1C机车各级修程中进行应用，可作为预防电机轴承故障、提升齿轮箱油品质的辅助措施，同时也能在一定程度上延缓牵引电机齿端轴承故障的发展速度。

5 措施执行效果

关于HXD1C机车牵引电机齿端轴承故障的三项预防措施中，我段已实际开展了两项，分别是机车顶轮检测试验和牵引电机呼吸孔改进。我段从2011年7月开始，就已全面开展了顶轮检测工作，截至发稿日，已完成了300多台次的顶轮检测工作。通过顶轮轴承检测试验共发现了51台机车牵引电机轴承存在缺陷，并及时进行了问题牵引电机的更换。其中HXD1C0057机车的牵引电机轴承发送至株洲电机公司解体后，发现电机轴承外套、内套、保持架、滚柱均发生了不同程度的剥离现象，轴承室内有大量金属屑，该轴承若再继续使用必将造成电机轴承途中固死。关于牵引电机呼吸孔改造工作，截至发稿日，我段牵引电机的呼吸孔改造工作已全部完成，通过对齿轮箱油的全面取样化验，油中硅元素的含量较改造之前有明显下降。结合顶轮工作的全面开展，在牵引电机呼吸孔改造后，我段还未发生过一起因牵引电机齿端轴承故障而引发的线上固死情况。

参考文献

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[4] 株洲电力机车研究所.HXD1C电力机车电路原理图

[S].2009.

[5] 刘友梅.韶山3型4000系电力机车[M].北京：中国铁道出版社，1998.

作者简介：黄一恒（1981-），男，四川内江人，成都铁路局重庆机务段技术科助理工程师，研究方向：HX型机车质量技术。