大型養路機械傳動軸檢修周期探討

【摘 要】通過研究各因素所占故障率百分比，選取影響最大的因素，提出各車型傳動軸檢修參考依據，為大型養路機械傳動軸檢修周期的確定提供一定的參考意見。對大型養路機械各車型傳動軸進行了磁粉探傷和動平衡試驗，考慮各傳動軸安裝部位、運行公里數、全年作業公里數、發動機運轉小時、使用年限等因素，對其進行了系統分析，提出大型養路機械傳動軸檢修周期參考因素指標，進而提高大型養路機械行車安全。

【關鍵詞 大型養路機械 傳動軸 檢修周期 因素指標 安全

1 概述

傳動軸是大型養路機械動力傳動系統的重要組成部分之一，其由兩端的萬向節及中間軸組成，萬向節由連接盤、十字軸、軸承和叉形頭等組成。傳動軸在大型養路機械運行和作業中長期處在高速、重載工況下工作，承受著各種復雜的交變載荷和沖擊，當應力集中部位不堪長期負荷，可能形成疲勞裂紋，擴展造成傳動軸損壞[1]。傳動軸損傷形式主要有裂損和變形[3]。造成傳動軸裂損的主要原因有：連接焊縫處因焊接熱應力產生裂紋；花鍵軸、花鍵套的材質不良引起傳動軸折斷；所受扭矩過大；安裝位置不合適；不平衡量過大。造成傳動軸變形的主要原因是由于傳動軸自身重力作用，加上制作缺陷導致質量不均勻，質心偏離軸線產生的離心慣性力引發傳動軸彎曲振動的干擾力與轉速呈二次方關系，隨著傳動軸轉速增加急劇上升，加速傳動軸的損壞[2]，影響機械行車安全。大型養路機械車型不同其傳動軸數量和安裝位置也不盡相同，部分傳動軸安裝位置比較隱蔽，日常檢查保養中檢修人員由于安裝位置區域受限，往往簡化傳動軸的檢查，容易造成安全隱患，引發行車事故。傳統大型養路機械各傳動軸檢測周期根據施工間隙期每年冬檢進行磁粉探傷和動平衡試驗，而忽略機械運行公里數、作業公里數、受力大小等因素對傳動軸的影響[4]。本文結合各傳動軸受力大小、大機運行公里數、全年作業公里數、發動機運轉小時、使用年限等因素對全斷面道碴清篩機、搗固車、連續走行搗固車、連續走行搗固穩定車、道岔搗固車、軌道動力穩定車等大型養路機械傳動軸檢修周期進行了全面系統的分析。通過研究各因素所占故障率百分比，選取影響最大的因素，提出各車型傳動軸檢修參考依據，為大型養路機械傳動軸檢修周期的確定提供一定的參考意見。

2 檢測車型及方法

2.1 檢測車型

本次檢測大型養路機械共有77臺，全斷面道碴清篩機12臺、步進式搗固車12臺、連續走行搗固車20臺、連續走行搗固穩定車2臺、道岔搗固車8臺、軌道動力穩定車12臺。

大型養路機械車型傳動軸安裝位置：全斷面道碴清篩機發動機-分動箱共2根；步進式搗固車ZF-分動箱、發動機-ZF、減速箱-ZF、分動箱-過橋軸、過橋-Ⅰ軸齒輪箱、分動箱-Ⅱ軸齒輪箱共6根；連續走行搗固車ZF-分動箱、發動機-ZF、減速箱-ZF、分動箱-過橋軸、過橋-Ⅰ軸齒輪箱、分動箱-Ⅱ軸齒輪箱、發動機-走行泵共7根；連續走行搗固穩定車ZF-分動箱、振動馬達-穩定裝置、分動箱-過橋軸、過橋-Ⅰ軸齒輪箱、分動箱-Ⅱ軸齒輪箱、穩定裝置之間、泵驅動齒輪箱-ZF、發動機-走行泵共8根；道岔搗固車ZF-分動箱、發動機-ZF、減速箱-ZF、分動箱-過橋軸、過橋-Ⅰ軸齒輪箱、分動箱-Ⅱ軸齒輪箱共6根；軌道動力穩定車ZF-分動箱、發動機-ZF、振動馬達-穩定裝置、分動箱-過橋軸、過橋-Ⅰ軸齒輪箱、分動箱-Ⅱ軸齒輪箱、走行馬達-分動箱、穩定裝置之間共8根。

2.2 檢測方法和依據

（1）傳動軸檢修過程中主要進行磁粉探傷和動平衡試驗。磁粉檢測是利用工件被磁化后，由于不連續存在，使工件表面和近表面的磁力線發生局部畸變而產生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續的位置、大小、形狀和嚴重程度。磁粉探傷檢測標準依據GB/T15822.1-2005《磁粉探傷方法》、TB/T2047-2005《鐵路磁粉探傷用磁粉供貨技術條件》、JB/T8290-98《磁粉探傷機》及EQTFL/TS-02-2011《磁粉探傷工藝守則》；探傷儀型號：TCL-1型交流磁粉探傷儀。

（2）傳動軸動平衡試驗是利用平衡機測出的數據對轉子的不平衡量進行校正，改善轉子相對于軸線的質量分布，使轉子旋轉時產生的振動或作用于軸承上的振動力減少到允許的范圍之內。傳動軸動平衡檢測不合格時用去材料方法和調整重心的方法及調整墊片的方法來達到動平衡的標準，但每端平衡片數量不得多于3片。試驗檢測標準參照JB/T8925-2008《滾動軸承汽車萬向節十字軸總成 技術條件》，在轉速為3000r/min時，萬向軸長度不平衡量不大于表2.2.1所列數值。

2.3檢修要求

探傷花鍵軸、花鍵套、萬向節叉、十字軸及連接焊縫不應有裂紋；花鍵軸、套上花鍵部分徑向圓跳動不得大于0.15mm，其他部分徑向圓跳動應不大于1mm；花鍵軸、套配合側隙不大于0.3mm；萬向節叉兩軸承孔軸線與傳動軸軸線垂直度誤差直徑不得大于0.3mm[3]。

3 檢測結果與分析

3.1 檢測結果

試驗檢測傳動軸共407根，其中有64根傳動軸探傷、動平衡檢測結果不合格，約占總數的15.7%，其中有16根傳動軸在質保期內。現對這些傳動軸進行統計分析。檢測結果如表3.1.1所示。

3.2 檢測結果分析

3.2.1 傳動軸安裝位置不同各車型傳動軸故障率統計

，故障率統計結果如表3.2.1所示：

由表3.2.1可以看出，步進式搗固車、連續走行搗固車、道岔搗固車、軌道動力穩定車四種車型故障率最高的傳動軸位置均為“ZF-分動箱”，此處傳動軸長期承受交變載荷和大扭矩，導致裂紋產生機率高且發展速度快；連續走行搗固穩定車車型“ZF-分動箱”、“分動箱-過橋軸”、“過橋-Ⅰ軸齒輪箱”、“分動箱-Ⅱ軸齒輪箱”四個位置的傳動軸故障率較高。

3.2.2 同一種車型不同傳動軸各因素分析

數值的計算采取平均值計算大小，方差計算波動大小得知。

（1） 全斷面道碴清篩機結合運行公里數、全年作業公里數、發動機運轉時間、使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，結果如圖2.2.1所示。

由圖2.2.1分析得知：全斷面道碴清篩機使用條件建議達到以下條件之一時，①運行公里數1600km；②作業公里數20km；③發動機運轉時間2100h；④大機使用周期達到1年時，應重點加強發動機-分動箱部位傳動軸的檢測，主要檢測部位有花鍵十字叉處、鍵套法蘭盤根部和花鍵法蘭盤根部等。

（2） 步進式搗固車結合運行公里數、全年作業公里數、發動機運轉時間以及使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，結果2.2.2所示。

由圖2.2.2分析得知：搗固車使用條件建議達到以下條件之一時，①運行公里數6200km；②作業公里數100km；③發動機運轉時間2400h；④大機使用周期達到1年時，應重點加強ZF-分動箱、分動箱-過橋軸和過橋-Ⅰ軸部位傳動軸檢測，主要檢測部位有花鍵十字叉處、鍵套法蘭盤根部、花鍵法蘭盤根部、主體和軸體焊接部位等。

（3） 連續走行搗固車結合運行公里數、全年作業公里數、發動機運轉時間以及使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，結果如圖2.2.3所示。

由圖2.2.3分析得知：連續走行搗固車使用條件建議達到以下條件之一時，①運行公里數5500km；②作業公里數250km；③發動機運轉時間2200h；④大機使用周期達到1年時，應重點加強ZF-分動箱、發動機-ZF、減速箱-ZF和分動箱-Ⅱ軸部位傳動軸檢測，主要檢測部位有花鍵十字叉處、鍵套法蘭盤根部、花鍵法蘭盤根部、主體和軸體焊接部位、主體和十字叉頭焊接部位等。

（4） 道岔搗固車結合運行公里數、全年作業公里數、發動機運轉時間以及使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，結果如圖2.2.4所示。

由圖2.2.4分析得知：道岔搗固車使用條件建議達到以下條件之一時，①運行公里數5000km；②作業數300組；③發動機運轉時間900h；④大機使用周期達到1年時，應重點加強ZF-分動箱、發動機-ZF、減速箱-ZF、分動箱-Ⅱ軸和分動箱-過橋軸部位傳動軸檢測，主要檢測部位有花鍵十字叉處、鍵套法蘭盤根部、花鍵法蘭盤根部、主體和十字叉頭焊接部位等。

（5） 連續走行穩定搗固車根據運行公里數、全年作業公里數、發動機運轉時間以及使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，結果如圖2.2.5所示。

由圖2.2.5分析得知：連續走行穩定搗固車使用條件建議達到以下條件之一時，①運行公里數3900km；②作業公里數150km；③發動機運轉時間950h；④大機使用周期達到1年時，應重點加強ZF-分動箱、振動馬達-穩定裝置、過橋-Ⅰ軸、分動箱-Ⅱ軸和分動箱-過橋軸部位傳動軸檢測，主要檢測部位有鍵套法蘭盤根部、花鍵法蘭盤根部等。

（6）軌道動力穩定車根據運行公里數、全年作業公里數、發動機運轉時間以及使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，按照方差和平均數計算得知：軌道動力穩定車使用條件建議達到以下條件之一時，①運行公里數4500km；②作業公里數2000km；③發動機運轉時間3100h；④大機使用周期達到1年時，應重點加強ZF-分動箱、發動機-ZF、振動馬達-穩定裝置、分動箱-過橋軸、分動箱-Ⅱ軸、走行馬達-分動箱和穩定裝置之間部位傳動軸檢測，主要檢測部位有十字叉處、鍵套法蘭盤根部、花鍵法蘭盤根部和鍵套主體等。

4 結語

通過對大型養路機械各車型傳動軸故障率分析，傳動軸表面裂紋大多數表現形式為疲勞裂紋，建議從運行公里數、作業公里數、發動機運轉時間和使用年限四方面考慮傳動軸檢修周期，為其他大型養路機械使用單位傳動軸檢修保養提供了一定的借鑒經驗和數據支持。

參考文獻：

[1]上海材料研究所編.磁粉探傷 [Z].上海，1996.

[2]吳兆成，喬彬，趙光.車輛傳動軸不平衡值的確定[J].專用汽車，2004年04期.

[3]鐵路部運輸局.DC-32搗固車檢修規則[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[4]鐵路部運輸局.SPZ-200雙向配砟整形車檢修規則[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

作者簡介：賈文（1986—），男，天津人，安監員，工程師，研究方向：大型養路機械安全管理。