HXD2型機車牽引電機驅動端軸承故障分析及措施

吳 勇，安中正，王 帥，張 林，朱文勝

（1 太原鐵路局 湖東電力機務段，山西大同037001；2 太原鐵路局 安全監督管理辦公室 駐湖東電力機務段驗收室，山西大同037001）

目前，湖東電力機務段配屬的180臺HXD2型電力機車投入使用2年多來，一直處于滿負荷運用狀態，機車走行部質量受到嚴重挑戰，其中裝車使用的牽引電機驅動端軸承出現異常磨損現象，給行車安全造成了隱患。

1 現狀調查

2009－11－20，HXD2 0058機車牽引萬噸列車，列車運行到大秦線延慶站司機開窗聞到機車有異味，后部瞭望發現機車走行部冒煙，立即停車上報機務段有關部門。機務段技術科專業技術人員、檢修車間到現場救援，發現A節1位軸左側齒輪箱竄油，打開齒輪箱發現驅動端軸承保持架碎、軸承固死，解體故障牽引電機發現A節1位牽引電機驅動端軸承固死、保持架破碎。機車救援回段后決定將A節2，3，4位牽引電機全部拆下進行檢查，檢查發現A節2位牽引電機傳動端軸承滾珠剝離嚴重，A節3，4位牽引電機驅動端軸承滾珠有點蝕現象。

2009－11－23—12－07，HXD2型機車連續發生4臺機車的10臺牽引電機驅動端軸承磨損的事故。

發生上述故障后，湖東電力機務段對HXD2型機車牽引電機驅動端軸承間隙進行了普查，測量結果見表1。

HXD2型機車牽引電機驅動端軸承原設計游隙為0.12～0.2mm，軸承報廢游隙為0.26mm。從表1對10臺機車牽引電機驅動端軸承測量結果看，有78臺牽引電機驅動端軸承間隙超限，軸承磨損嚴重。

表1 牽引電機軸承間隙測量記錄表

2 原因分析

2.1 拆解外觀檢查及分析

（1）故障軸承外觀檢查

對牽引電機故障軸承進行拆解檢查，軸承滾柱表面磨損嚴重，出現小坑，一些滾柱一半以上的表面出現損傷，軸承內環上有磨損痕跡，見圖1。部分軸承已經完全損壞。

（2）故障牽引電機處的傳動齒輪檢查

故障牽引電機處的傳動齒輪無損傷，但表面有黑色灰塵，見圖2。

（3）現場拆解分析

從故障軸承外觀看，軸承表面無沖擊痕跡，滾柱、軸承內套上存在小坑狀損傷，軸承滾柱與內套之間磨損嚴重。主動齒輪表面覆蓋著一層黑色粉末，表明為軸承提供潤滑的齒輪箱油受到了污染。

HXD2型機車牽引電機驅動端采用NU2322圓柱滾子軸承，使用機車齒輪箱內的齒輪油作為潤滑劑潤滑。牽引電機的冷卻風，從牽引電機進風口進入后，一路通過定子通風孔，轉子通風孔，定子、轉子間的氣隙對牽引電機進行冷卻，另一路通過驅動端端蓋上的3個通風孔，進入密封套，然后經過密封套下部通風口和回油孔進入齒輪箱。大秦線是一條運煤專線，周圍環境被煤灰污染嚴重，若進入牽引電機的冷卻風壓力較大，灰塵就會隨冷卻風進入齒輪箱內部，將齒輪油污染。受到污染的齒輪油進入牽引電機驅動端軸承內部，會造成軸承異常磨損。

圖1 牽引電機故障軸承

圖2 故障牽引電機處的傳動齒輪

2.2 齒輪箱油分析

HXD2型機車齒輪油采用BP Energear SHX－LS 75W－90齒輪潤滑油，為了分析齒輪油污染狀況，提取了故障電機齒輪箱內的齒輪油進行了化驗，化驗結果如表2、表3：

從表2和表3的齒輪油化驗結果分析：

（1）油品理化指標基本正常；

（2）油中Fe含量嚴重偏高，表明鋼質部件磨損量較大；油中Cu含量嚴重偏高，表明銅制軸承保持架部件存在較嚴重的異常磨損；Si含量嚴重偏高，通常來源于空氣中的粉塵污染。

表2 齒輪油理化指標

表3 齒輪油雜質含量 mg·kg－1

2.3 分析結論

從以上分析可以看出，造成牽引電機驅動端軸承游隙超限的主要原因是齒輪油受到污染，從而引起軸承異常磨損，造成軸承燒損。齒輪油污染的原因有：

（1）齒輪油未及時更換，造成正常的磨損物不能從齒輪箱中排出，長期存在油中，造成軸承潤滑不良，引起滾柱損壞；

（2）機車運營過程中，牽引電機的冷卻風將煤塵、灰塵等污物帶入齒輪箱；

（3）牽引電機與輪對組裝前，各零部件上及齒輪箱內有異物，如鑄造殘余、灰塵、金屬碎屑等。

3 改進措施

（1）對損壞的所有HXD2型機車牽引電機驅動端軸承進行更換，并對牽引電機進行改造。改造方案為：

①在牽引電機轉子軸上加裝徑向密封環，改進牽引電機與齒輪箱之間的密封，使牽引電機冷卻風進入齒輪箱的風量減小。②改造牽引電機驅動端端蓋，減小密封套內壓力，具體為在牽引電機與齒輪箱之間的密封套內鉆3個孔，用鋼制導管使其與大氣相通。這樣從牽引電機吹來的高壓冷卻風將能在該處降低壓力，從而減少進入齒輪箱的冷卻風量；另外這3個孔也可將部分電機冷卻風帶入的顆粒物排出。

（2）加強傳動齒輪及其箱體的清潔

在牽引電機更換驅動端軸承時，清潔主動齒輪、從動齒輪和齒輪箱，使齒輪油保持清潔。

（3）組織專人對HXD2型機車牽引電機驅動端軸承部位粘貼溫度試紙，隨時檢查此處軸承溫度，確保運用機車的安全。

（4）定期對HXD2型機車齒輪箱內的磁性排油螺栓進行清潔。

4 結束語

由于重載技術是一個新課題，各種環境比較復雜，本文就HXD2機車牽引電機驅動端軸承出現的故障進行了探討分析，指出了故障軸承過度磨損產生的原因，提出了改進措施，相信在新產品的開發研制和既有產品的日常保養、檢修中會起到積極作用。

［1］劉友梅.韶山3型電力機車［M］.北京：中國鐵道出版社，1993.

［2］鄭樹選.8K型電力機車［M］.北京：中國鐵道出版社，1994.

［3］卜 炎.實用軸承技術手冊［M］.北京：機械工業出版社，2003.

［4］林吉忠.金屬的缺陷、載荷與疲勞［M］.北京：中國鐵道出版社，1993.

［5］張曙光.HXD1型電力機車［M］.北京：中國鐵道出版社，2009.

［6］張曙光.HXD2型電力機車［M］.北京：中國鐵道出版社，2009.