CZK10―6―250FS架线式防水电机车技术改造

摘 要：针对CZK10-6-250FS架线式防水电机车在使用过程中存在的问题，提出技术改造方案及措施并实施了改造。节能降耗，经济效果显著。

关键词：防水电机车 结构 技术改造 节能降耗 设备利用率

中图分类号：TD642 文献标志码：A 文章编号：1672-3791（20134）01（b）-0000-01

本文主要分析了防水电机车存在的问题，造成问题的原因，提出了技术改造方案及措施，并实施改造了引进的所有防水电机车，同时向厂家提出了以后引进防水电机车的技术改进建议及方案。2010年新购进技改后的防水电机车经一年多使用，效果显著。

1 概述

CZK10-6-250FS架线式防水电机车采用防爆机车变速箱及二级传动结构，具有防水以及启动平稳，牵引力大，运载能力强，耐冲击等特点。主要用于牵引矿井内主要巷道之运输列车以及运输矿物器材、人员之用，本型机车不防爆，故仅用于一般金属矿或无爆炸危险之煤矿。

2 电机车结构

电机车主要由机械和电器两大部分组成。机械部分由车架、走行装置、制动系统、缓冲器、顶棚、弹簧系统、盖板、坐凳等几部分组成。电器部分由受电器、自动开关、司机控制器、起动电阻、牵引电动机、直流变压器、照明灯等几部分组成。

3 优缺点

3.1 优点

①启动平稳，牵引力大，运载能力强，耐冲击；②盖板牢实，密封性好；③电机中心距

轨面距离比普通电机车高220mm，防水性好；④减速器密封性好，防水性能好；⑤减速器采用两级传

动，箱底距轨面距离高，机车跳道或铁道中间积矿碴时，不易损坏，且传动平稳。

3.2 缺点

①电机、板弹簧损坏难拆、装；②减速器局部差，部件磨损快；③减速器传动比过大，车速

快，易造成电机转子甩开花损坏；④轴承箱平行度、对称度差，运行中轴承箱容易卡死，轴承箱、滑块、轴等容易损坏；⑤制动效果差。

4 存在的问题

（1）速箱体内上部小伞齿、大伞齿后端轴承差，轴承经常损坏，更换时必需把电机车拖至修理组修车槽，把车架调开，才能更换，造成修理工作增大，设备修理频繁，成本增加，影响生产；（2）电机、板弹簧损坏，必需把电机车拖至修理组修车槽，把车架调开，才能更换，工作量大，人工修理成本高，设备修理时间长，影响生产；（3）大、小伞齿盘部分磨损时无轴向间隙调整装置；（4）轮距过大，转弯半径大，轴承箱轴承、滑块、轴等部件磨损大，造成维修成本高；（5）减速器传动比过大（与同结构电机车比），车速过快，造成电机转子甩开花损坏，修理费用高，造成维修成本增加；（6）制动机构设计不合理，造成闸瓦更换困难，间隙难调整及制动效果差；（7）轴承箱平行度、对称度差，运行中轴承箱容易卡死，容易造成轴承箱内轴承易损坏、轮轴轴头磨损快，维修费用增加；（8）电机车前端板弹簧上部无均衡梁，平衡性差，容易造成板簧、轴承箱内的轴承及轮轴轴头损坏，维修费用增加。

5 技术改造措施

5.1 减速器轴承差的改进

在减速器大伞齿轮轴上加焊小挖瓢，以解决大伞齿后面轴承差而烧坏的问题。在小伞齿轴轴承筒上部开T形油槽，改变轴承筒后端轴承装配方式，增加两轴承中间间隙，以解决后端轴承得不到的问题。

5.2 电机损坏难拆、装的改造

为了便于维修，在不影响减速器箱体强度的前提下，在联轴器观察孔靠电机侧开190*190长孔，以解决电机出故障时，不用调车架即可垂直吊装电机，改造后，减轻劳动强度，减少维修时间，提高设备利用率。

5.3 板弹簧损坏难拆装的改造

在不影响电机车侧板强度的情况下，在两侧板弹簧部位开800*140长孔，便于板弹簧更换时，不需进入修车槽调车架由修理工处理，而在事故现场即可由机车操作工更换，既缩短维修时间，提高设备利用率，又保证生产的正常运行。

5.4 减速器总传动比的改进

（1）减速器传动比的设计与分配原则

①按减速器传动比分配的原则：a、使各级传动的承载能力大致相同；b、使减速器获得最小的外形尺寸；c、使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等，最为方便。

②两级圆锥-圆柱齿轮减速器总传动比推荐范围i=8-40（曲线齿轮）；

③圆锥-圆柱齿轮减速器传动比分配：为了避免圆锥齿轮过大，制造困难，通常取i1≈0.25 i，且i1≤3；当要求浸入油池中的深度相近时，也可取i1≈3.5-4。

④减速器的实际传动比与公称传动比相对偏差二级传动│i│≤4%；

（2）10吨同结构电机车减速器总传动比

（3）10吨电机车减速器合理总传动比分析

①根据减速器传动比的设计与分配原则中第①、③小项来分析CZK10-6-250FS电机车减速器传动比分配不符合标准，其i1=z2/ z1=41/7≈5.857，超出标准范围值；

②虽然CZK10-6-250FS电机车减速器总传动比21.755在标准范围内，但在实际使用过程中，在受电弓脱开架线失电时， 电机转速太快，导致电机转子甩开花而损坏；

③从上表可以看出，除江西省萍乡城南机械有限责任公司外，其余电机车厂生产的同结构电机车减速器总传动比均为17.53，小时运行速度为10.5km/h，当江西省萍乡城南机械有限责任公司生产的防水电机车小时运行速度达到10.5km/h时，电机速度为1783r/min，而其余厂家电机速度为1436.7 r/min（接近电机额定转速1435 r/min），其电机速度高出346.3 r/min。湘潭电机厂生产的ZK10-250/6-3电机车在采选分公司从95年使用至今从未出现过电机超速而损坏的问题，我们认为此减速器总传动比设计是合理的，因此要解决江西省萍乡城南机械有限责任公司生产的防水电机车既要保证一定车速，而且要避免电机在失电状态下不超速，就必须把减速器总传动比降至17.5左右。

（4）减速器总传动比的改进

减速器总传动比21.755是同结构湘潭ZK10-250/6-3电机车减速器总传动比17.53的1.24倍，当车辆运行速度一定时，防水电机车的电机转速比同结构湘潭电机车的电机转速高1.24倍，由于操作工的操作习惯，为保证平时的行驶速度，在受电弓脱开架线失电时， 防水电机车的电机转速太快，容易造成电机超速，导致电机转子甩开花损坏。

②为降低减速器总传动比，若更换2台减速器，一是购置费用高，二是局部安装尺寸发生变化，又将发生一笔人工、材料费。为减少改造费用，避免电机转子甩开花损坏的情况。在保证安装尺寸不变的前提下，我们决定利用原减速器箱壳及大、小直齿轮、传动轴承筒，联轴器等部件，只需更换一对螺旋大、小伞齿轮，螺旋大齿轮齿数为39、小伞齿轴齿数为8，即可降低速比，而且更换一对大、小伞齿轮费用仅为1790.60元。2010年对原用的6台防水电机车减速器进行逐一技术改造，共节约改造费用30万元。

由于受到传动轴承筒及减速器箱体的尺寸限制，为了节省改造费用，原用6台防水电机车减速器高速轴传动比（i= z2/ z1=39/8=4.875）虽然超出标准值，但经过近一年使用，电机未出现因在受电弓脱开架线失电时，电机转速太快，电机转子甩开花损坏现象，所以此次改造是成功有效的。

③改造运行成功后，根据采选分公司提出的技术改造方案，2010年江西省萍乡城南机械有限责任公司为采选分公司设计两台防水电机车，型号为CZK10Ⅱ-6-250FS。

与同结构的电机车减速器总传动比17.53接近，且减速器高速端传动比（i= z2/ z1=47/13≈3.615）介于标准范围内，大大减少了电机转子甩开花损坏问题。极大地降低了成本。

5.5 制动系统的改进

电机车刹车系统原为侧板上焊双轴、联杆调节制动结构，此种方式的制动机构，难调整，调整余量小，闸瓦制动力不均匀，闸瓦及轮缘磨损快，闸瓦位置安装过低，检修空间不够，难更换，造成制动效果差。

现改为侧板上焊单轴、联杆调节制动结构，并适当提高闸瓦高度，并改进刹车闸瓦调节螺丝。制动机构改后，方便调整且闸瓦磨损易更换，制动效果好。

6 改进效果

（1）减速器箱体内部小伞齿、大伞齿后端轴承良好，减少了维修工作量，降低了维修费用，延长了减速器、轴承的使用寿命，降低了生产成本；

（2）板弹簧损坏、电机损坏时易维修及拆、装，大大减少了维修工作量，缩短了修理时间，降低了人工修理成本，减轻了劳动强度；

（3）降低了减速器总传动比，消除了由于操作工的操作习惯，为保证平时的行驶速度，在受电弓脱开架线失电时， 防水电机车的电机转速太快，容易造成电机超速，导致电机转子甩开花损坏的问题，大大减少了维修工作量，极大地降低了维修费用；

（4）制动系统好调整，方便修理，延长轴承箱轴承、滑块及轮对的使用寿命，闸瓦磨损坏易更换，降低维修费用；

（5）减少故障停机率，节能降耗，提高设备运行效率，确保设备安全高效运转。

7 对新购进CZK10Ⅱ-6-250FS防水电机车的建议

（1）取消减速器与电机之间的过渡联轴器，小伞齿直接装于电机轴上。

（2）改进减速器设计，解决减速器箱体内上部小伞齿、大伞齿后端轴承差而烧损的问题。

（3）大伞齿盘中间轴两端闷盖上增加调节机构，以便于当大伞齿盘部分磨损时轴向调整伞齿盘位置。

（4）电机小齿轮部位应有可轴向调节方面的相关设计，以便调整大、小伞齿部啮合间隙。

（5）将原设计前后轮距1180mm改为1100mm，以减小机车运行转弯半径，避免因转弯半径大而造成轴承箱轴承、滑块、轴等部件件损坏。

（6）改电机车减速机总速比为17.53，且高速轴传动比必须控制在iⅠ≈3.5-4之间，并考虑该修改对电气部分（如电阻等）的影响。

（7）电机车刹车系统改为侧板上焊单轴、联杆调节制动结构，适当提高闸瓦高度，并改进刹车闸瓦调节丝杆，其长度应保证闸瓦允许磨损范围内的调节。

（8）在电机车侧板板弹簧部位开孔，便于板弹簧维修时的拆装。

（9）提高轮对轴承箱安装部位平行度、对称度要求，以保证各轴承箱滑块间隙尽可能均等，从而有效避免机车转弯时轮对轴承箱内轴承不会因轴承座卡死而导致轴承损坏及轴头磨损。

（10）电机车前端板弹簧上部须增加均衡梁，以保证电机车前端两板弹簧可均衡受力，避免了板弹簧因一侧受力过大而折断及受力过大侧轴承箱部备件、轮轴轴头损坏。

8 结语

本文对CZK10-6-250FS架线式防水电机车在实际使用过程中出现的问题进行了针对性的技术改造，按照我们提出的方案改造后的CZK10Ⅱ-6-250FS电机车结构更紧凑，设备技术性能更完善，维修更方便。特别是小伞齿直接装于电机轴上，取缔了小伞齿传动轴承筒、联轴器等传动部件，提高了传动效率，大大减少了维修工作量，减少故障停机时间，提高了设备利用率。减速器传动比的改进，避免了电机车在受电弓脱开架线失电时，电机转速太快，造成电机超速，电机转子甩开花而损坏的情况，极大地降低生产成本，确保设备安全高效运行，为采选分公司实施低成本战略，挖潜创效，创造了良好的经济效益。2010年购进两台CZK10Ⅱ-6-250FS防水电机车，运行至今，设备运行正常，生产工区反映良好。实践证明，采选分公司提出的技术改造方案及措施是切实可行的，对集团公司使用CZK10-6-250FS架线式防水电机车的矿山单位具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 江西省萍乡市城南机械有限责任公司CZK10-6-250FS电机车使用说明书

[2] 湘潭电机厂ZK10-6/250-3电机车使用说明书

[3] 化学工业出版社《机械设计手册》第四版第4卷