一起新配抱軸瓦碾瓦事故的原因分析及改進措施

劉偉輝

一起新配抱軸瓦碾瓦事故的原因分析及改進措施

劉偉輝

南鐵安監辦駐福州機務段驗收室

針對DF4-7491內燃機車D2位新配抱軸瓦碾瓦的故障情況，從理論和實踐上詳細分析了產生碾瓦的原因，提出在現有工裝設備和工藝要求基礎上加以改進的措施，以適應內燃機車長大交路，提高檢修質量，確保安全運行。

抱軸瓦 碾瓦 事故原因 改進措施

1 問題的提出

泉州鐵路有限公司DF4-7491機車于2009年5月19日在福州機務段福州檢修車間中修，6月1日竣工，6月3日回送。6月6日運行途中發生第二位齒側抱軸瓦碾瓦故障。6月11日派人到泉州處理，6月14日運行中同一位置又發生軸溫報警。18日附掛回福州處理，構成較大返工修。

2 產生問題的原因分析

DF4型機車采用交—直流電力傳動裝置，牽引電動機為ZQDR-410型直流串勵電動機,其懸掛方式為軸懸式（見圖1）。在軸懸式結構中,牽引電動機的一側通過抱軸瓦剛性地支承在輪軸上，另一側通過彈性元件和吊桿懸掛在轉向架構架上。抱軸瓦軸承為剖分式軸承，軸承蓋（抱軸油盒）兼作抱軸瓦的潤滑油箱，內部裝有集線器。抱軸瓦的瓦背用錫青銅制成，瓦表面掛有CuSnSb11-6牌號的白合金。機車在運行過程中，抱軸瓦主要承受來自牽引電動機的重力和牽引電動機扭矩的反作用力，還有線路不平順產生的沖擊力、過彎道時的側向力等等，運行環境差。

1—抱軸瓦 2—輪對 3—齒輪箱 4—主動齒輪 5—牽引電機

DF4-7491機車第二位輪對是新品，抱軸瓦為新配。5月27日試運轉時軸溫正常（齒輪端44℃，非齒輪端42℃），頂輪檢查正常。該機車返段后即進行落修輪對檢查。主要檢查情況有：

（1）測量抱軸瓦相關數據。瓦背間隙：齒輪端0.2mm，非齒輪端0.05mm；軸向橫動量2.25mm；抱軸瓦徑向間隙：齒輪端0.35mm，非齒輪端0.3mm。均符合工藝要求。

（2）分解抱軸瓦。發現齒側上瓦非臺肩側有20mm× 40mm碾瓦痕跡，其余位置良好。

（3）測量抱軸瓦大小喇叭口長度。臺肩側20mm符合要求，而非臺肩側為30mm，未達到40～60mm工藝要求。喇叭口平滑過渡區尺寸符合要求，但修刮不均勻，有深有淺。

（4）集線器毛線上有少許五金，潤滑油符合標準。

針對檢查結果，分析認為該事故主要是由于在高轉速、高坡運行狀態下抱軸瓦非臺肩側油潤不良所引起。引起油潤不良的具體原因有：

（1）DF4機車單邊齒輪驅動的特點，決定了齒側抱軸瓦受力大于非齒側抱軸瓦受力。加上運行中車軸受力變形，向上彎，至使上瓦非臺肩側與軸的間隙變小，潤滑油膜受破壞。

（2）福州檢修車間使用的鏜瓦車床無法按工藝標準鏜銷喇叭口，加工長度僅30mm，非臺肩側尺寸與工藝要求差距較大，致使該抱軸瓦非臺肩側油膜形成、排污能力、散熱功能削弱。

（3）喇叭口平滑過渡區修刮不均勻，增加了工作表面的粗糙度，破壞了潤滑油膜而導致軸瓦在該區域的干摩擦，局部溫度急升時可形成碾瓦。

（4）集線器毛線上有五金，會降低毛線的供油功能，對抱軸瓦的正常油潤造成較大影響。

3 改進措施

結合以上原因分析，在現有的工裝設備和工藝要求基礎上，針對新配抱軸瓦制定了改善措施：

（1）新瓦選配時，在鏜瓦過程中軸瓦徑向間隙控制在0.45～0.55mm之間，改變以往0.30～0.35mm的習慣，這樣可以減少由于間隙變化而造成的間隙不足引起的碾瓦。

（2）鏜瓦車床加工非臺肩側喇叭口時，改變以往的一把刀具加工方法，采用兩把刀具先后加工方法。即第一刀選用角度比原先刀具大的刀具旋銷，產生25～30mm左右的喇叭口，而后更換上原先的刀具，刀具就調整到離端面25～30mm左右位置再進行旋銷。這種加工方法不僅能使喇叭口長度達到50～60mm，符合工藝要求，而且還可以減小加工時刀具的振動，使喇叭口更均勻。

（3）在抱軸瓦修刮上下功夫。首先是大小喇叭口的平滑過渡區修刮，采用逐步擴散方法，即以瓦工作直面與鏜喇叭口斜面產生的交線為中心，分別逐層擴大修刮面積，這樣就避免了漏刮和多刮的現象；其次在開鑿油槽時方向不要簡單地垂直，而是要形成一定的角度，充分滿足在旋轉方向不同時利用離心力提高供油和排污能力；抱軸瓦合口處、供油窗口邊緣也要進行修刮；最后用細砂紙打磨抱軸瓦，清理毛刺及刮瓦留下的五金。

（4）在輪對電機空磨試驗時，除保證足夠的試驗時間外，還將抱軸油箱油位提高，使其達到抱軸瓦窗口邊緣。這樣做的目的就是讓潤滑油能帶走初期磨合產生的大量金屬顆粒，防止金屬顆粒停留在抱軸瓦和毛線內，改善抱軸瓦的工作環境。在機車試運、回送時，同樣要保證抱軸油箱油位高于油尺刻線，保證供油充足。

4 結束語

通過以上改進，福州檢修車間加工選配的新抱軸瓦出現碾瓦現象大大降低，效果明顯。但我們應該清楚，許多檢修質量問題和機車結構上的缺陷同樣也會造成抱軸瓦碾瓦，例如抱軸螺栓緊固力矩不一致、齒輪嚙合不良、組裝清潔度差、補給油不足等等。因此，在平常的檢修以及保養中，應嚴格按工藝操作，加強檢查，抱軸瓦碾瓦故障才能真正降到最低限度。

[1] 劉達德．東風4B型內燃機車（結構.原理.檢修）[M].北京: 中國鐵道出版社, 1998.