ＤＦ４內燃機車牽引電機常見故障分析與對策

【摘要】 本文分析了DF4內燃機車牽引電機在運用、檢修過程中常見的故障，針對牽引電動機故障的各種因素提出相應的對策和建議。

【關鍵詞】 內燃機車；牽引電機；故障；對策

【中圖號】U262【文獻標示碼】 A 【文章編號】 1005-1074(2008)12-0167-02

1 概述

牽引電動機作為DF4型內燃機車主要電氣設備之一，其質量的好壞對機車整體質量起著至關重要的影響。雖然近年來，在制造廠家與各科研部門的共同努力下，牽引電動機基礎質量得以不斷提高；但由于受機車長交路、大提速惡劣環境以及超噸位等多種運用條件因素影響，對牽引電機使用性能提出更高的要求，因此落修率依然較高，給檢修生產帶來一定的壓力。本文對造成牽引電機的主要慣性故障原因進行深入分析，提出在檢修運用中相應的解決對策，希望能對牽引電機運用的可靠性和安全性起到積極作用見表1。

2 慣性故障原因分析

牽引電機故障主要表現在以下幾方面：接地故障、連線，引出線斷裂和燒損、軸承故障、電機環火、電機軸斷以及小齒輪弛緩。表1統計了我段2008年前三季度DF4內燃機車牽引電機發生故障，以下就這些故障進行分析。

2.1 主、附極線圈接地，燒損開路 從我段牽引電機接地故障解體情況看，接地部位主要集中在主、附極鐵芯與線圈之間的圓弧彎角處，安裝磁極的極靴與主、附極線圈之間，主、附極線圈與非磁性墊片接觸處。其主要原因為。①因為振動造成的接地故障。由于牽引電機在運行過程中長期受高低頻振動沖擊，特別是貨比DF4機車，牽引齒輪傳動比設計不當，齒輪間存在較高頻率的周期性嚙合振動，加劇了電機運行時的動負荷。致使電機的主極或換向極松動，使對地絕緣遭到破壞，造成接地。②電機連線絕緣的老化、破損造成瞬間碰機體接地。電機工作時，電流在導體內通過，電場、磁場相互作用產生了銅耗和鐵耗，使絕緣材料逐步升溫。由于機車運行中常發生通風罩破損、卡子脫落、通風口錯位等故障，使電機不能得到有效冷卻；溫度常超過絕緣材料的耐熱等級，加劇電機絕緣局部老化。③由于齒輪箱甩油或通過通風道漏進牽引電機內的油污灰塵引起接地故障；電機內進異物時也會造成接地，嚴重時甚至打破電樞繞組絕緣，使帶電體與鐵心短路。

2.2 連線、引出線斷裂和燒損 目前內燃機車牽引電機使用的是直流電機，具有C1、C2、S1、H2四根引出線，采用的是中間軟扁線兩頭焊接在銅板上的硬一軟一硬結構的軟連線。此類故障部位多發生圓弧彎角處、螺栓連接處。其主要原因歸納如下。①電機硬連線，主極或換向極繞組連線或引出線疲勞斷裂。螺栓擰緊后，在線上產生較大的附加應力，疲勞強度下降；在振動和沖擊的作用下，磁極連線在應力集中部位產生疲勞裂紋，最終斷裂燒損。②連線、引出線接頭接觸不良造成。如電機連線緊固不牢，造成連線、引出線接頭接觸不良時，水份、油污、潮汽侵入后極易產生氧化腐蝕，使接觸處電阻值進一步增大，最終使連接處發熱燒損。

2.3 軸承故障 牽引電機軸承屬于滾動軸承，滾動軸承在旋轉時并非純滾動，而是在滾動的同時存在著多種滑動，軸承在旋轉中因滑動而產生滑動摩擦阻力。造成牽引電機軸承故障主要包括：表面拉傷、疲勞剝離、銹蝕、破裂、保持架松動崩裂、軸承缺油燒損等。根據我段近兩年統計表明，軸承內圈松、裂的故障最為突出，占牽引電機軸承故障40%以上。具體分析如下。①軸承自身材質缺陷問題。主要包括：制造廠家質量問題造成的軸承游隙過大，外觀各種質量缺陷；加熱安裝溫度選擇不當；軸承內圓與軸、軸承外圈與孔座過盈量選擇不當。②軸承裝配不當。由于牽引電機功率大，載荷變化范圍寬，工作時又受到外界環境影響，加上來自鋼軌的強大沖擊載荷，滾動軸承易燒損，因此必須要提高軸承的裝配精度。③日常保養不當。軸承缺油、不干凈油脂注人軸承、齒輪脂竄入電機軸承造成油脂稀，都會引起軸承油潤不良，加劇軸承發熱燒損。此外還有因檢修作業燒焊曾有過電蝕現象造成軸承燒損。

2.4 電機環火 內燃機車牽引電機環火（俗稱“放炮”）故障的發生是內燃機車運用中發生的頑癥之一，由于牽引電機換向器云母槽聚有碳粉、銅粉等導電塵埃，使片間形成導電橋。當電機受到沖擊或短路，片間電壓顯著增加，就會使片間空氣擊穿，電離產生所謂的電位差火花。引起電機環火的原因概括如下。①電機內進異物劃傷換向器表面，電機內部進油、粉塵、水等雜質，使換向惡化，引起電機環火。②電樞軸向竄動量超限，大小齒輪嚙合故障造成電機的劇烈振動，都會形成嚴重的機械火花，使電刷火花升級導致環火。③刷架中性位不良，上排碳刷壓指彈簧斷拉傷換向器表面，刷架聯線斷裂開路，碳刷質量問題造成的脫辮、燒損等等，都會使牽引電機換向條件惡化引起環火；對長交路機車，碳刷很容易磨耗到限，使連接碳刷上的銅辮刮傷換向器造成片間短路，引起電機環火。④短時的過流或空轉，乘務員“帶電換向”操作引起牽引電機環火，也是一個不容忽視的問題。⑤電機換向器氧化膜不良，更換新碳刷時碳刷與換向器表面接觸不良，電刷硬度大，刮壞氧化膜；電刷在刷盒中松動或卡死，彈簧壓力不夠，使用電刷牌號不一致，這些情況都會造成電機環火。

2.5 電樞接地、匝間短路燒損 ①輸出軸線鼻處由于油垢多，造成絕緣層絕緣降低，引起電樞接地；電樞繞組無緯帶散架，破壞絕緣層，導致電樞繞組接地。②換向器表面凸臺超限，換向片凸出或云母片凸出，均會導致匝間短路燒損。③3o面上積累污垢較多，造成匝間短路故障；換向器片間起毛刺，云母槽間導電物的存在，也會致使匝間短路燒損。

3 對策

要讓職工在檢修作業中認真貫徹“質量第一、修養并重、預防為主”的方針；班組要嚴格執行“四按三化記名修”的作業程序；將標準化作業和嚴格的檢修工藝相結合，這是保障牽引電機檢修運用質量穩定的前提。

3.1 接地故障的對策 ①檢修作業時提高電機零部件裝配質量，對于均衡塊丟失、松動，空轉振動大，或經重新浸漆，綁扎無緯帶的轉子須做動平衡試驗，牽引電機轉子不平衡度不大于344g/cm。②加強對電機連線的絕緣檢查，轉子各部絕緣不許破損，燒傷和老化。③檢修整備作業時須認真檢查電機內是否有油污或異物，發現需進行及時的清潔處理。④加強對磁極安裝螺栓的檢查用絕緣棒檢查磁極的安裝牢固性。

3.2 連線、引出線斷裂和燒損對策 ①采用質量性能較好的連線，并在接頭處包扎絕緣膠帶。②連線接頭安裝處螺栓須緊固好。③連線中間過渡部位，卡碼須安裝牢固并作絕緣層保護。④引出線穿孔處須固定好，安裝螺栓緊固。

3.3 軸承故障對策 ①選用合格廠家的優質軸承產品。②按工藝要求嚴格組裝軸承，進行空轉試驗時，軸承溫升不許超過40℃，振動加速度不應大于1.2g。③加強日常保養維護，軸承清洗應采用能在軸承表面留下油膜的清洗劑，軸承用油必須保證所用油脂牌號正確，且有良好的潤滑功能；軸承注油量需按相關規定嚴格執行；嚴禁機車檢修以鋼軌為地進行燒焊，以避免軸承電蝕。

3.4 電機環火對策 ①嚴格檢查電機內部有無異物刮傷痕跡，轉子表面應清掃干凈，繞組端部、槽口、前后支架和通風孔內不許積存油垢和碳灰。電機內各部件應安裝牢固，不許有裂紋、損傷、變形及松動。②選擇優質合格同一牌號的碳刷和刷握，作到安裝調整到位，保證電刷與換向器的接觸面積不少于電刷截面積的75%，同一臺電機各電刷壓力差不大于20%，刷盒與換向器距離符合要求，且平行度和傾斜度≯1mm，并處于中性位上，嚴禁電機過流或帶電換向操作運行。③在檢修完畢后確保電機觀察孔蓋好，電機通風系統作用良好，每次檢修都要及時清掃干凈機車冷卻室地板上的油水，防止落入牽引電機內。④嚴格檢查碳刷磨耗量，刷架、刷握狀態，必須安裝牢固。

3.5 電樞接地、匝間短路燒損對策 ①換向器表面不許有凸片及嚴重燒損和拉傷，滑環及換向器磨耗深度，云母槽下刻深度不得超限。提高換向器表面加工工藝，能較好的形成氧化膜。每次落修電機均須作電樞匝間耐壓試驗。牽引電機齒輪嚙合必須良好。②加強對電機3o面的清潔保養，尤其是3o面與換向器表面的過渡部位，必須清潔無污垢。③機車中修時要檢查無緯帶的綁緊程度，電樞繞組上的絕緣漆要刷好，電機清洗的清潔度要好并烘干，加強電樞繞組支架的檢查，不允許有裂紋。對其他故障如電機軸斷，則應注意保證嚴格按工藝組裝，電機軸應探傷檢查，不許有裂紋，對不符合要求的電機軸堅決不許裝車使用；對于小齒輪弛緩的故障則要嚴格按工藝組裝，確保裝配過盈量在限度范圍內。

4 結束語

以上是長期以來我們在檢修工作中經驗教訓的總結，通過上述對策有效減少了內燃機車運用中牽引電機故障的發生，保證了運輸生產的需要，對內燃機車牽引電機檢修作業的可靠性有一定借鑒意義。

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