HXD1D型機(jī)車齒輪箱甩油故障原因分析與對策

朱文淵

摘 要：齒輪箱是高速機(jī)車驅(qū)動裝置的關(guān)鍵部件之一，其密封性能的好壞，直接影響到高速機(jī)車運(yùn)行的可靠性以及齒輪和軸承的使用壽命。HXD1D型機(jī)車驅(qū)動裝置齒輪箱采用迷宮密封，最高時速可達(dá)160km/h。運(yùn)用初期，出現(xiàn)齒輪箱甩油問題。通過對HXD1D型機(jī)車齒輪箱密封原理進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)場實際拆檢情況，得出了初步的甩油原因結(jié)論，以及可行性的解決方案。

關(guān)鍵詞：HXD1D；齒輪箱；甩油；原因分析；措施

HXD1D型電力機(jī)車由中車株洲電力機(jī)車有限公司研發(fā)制造， 2014年6月開始我段逐步配置HXD1D型電力機(jī)車，至目前共計配屬HXD1D型電力機(jī)車65臺，在兩年多運(yùn)用檢修中，齒輪箱甩油時有發(fā)生，影響機(jī)車運(yùn)用率與鐵路運(yùn)行秩序。本文介紹了HXD1D機(jī)車齒輪箱結(jié)構(gòu)，油路密封原理，并對齒輪箱甩油原因進(jìn)行了論證分析，同時提出了改進(jìn)措施與建議。

1 問題的提出：

HXD1D型機(jī)車齒輪潤滑油主要是用于潤滑主從動齒輪，以及潤滑輪對驅(qū)動軸承和電機(jī)傳動端軸承，一旦齒輪箱發(fā)生甩油故障，在塵土及風(fēng)蝕的共同作用下，走行部構(gòu)架部件形成了一層較厚的油泥層，影響機(jī)車走行部部件質(zhì)量的檢查。由于潤滑油位過低造成齒輪箱內(nèi)部大、小齒輪嚙合及滾動軸承的異常磨耗損傷，將嚴(yán)重危害走行部關(guān)鍵部件的安全，甚至發(fā)生車毀人亡重大行車安全事故。運(yùn)用初期，我段大部分的HXD1D型機(jī)車齒輪箱均存在不同程度的甩油現(xiàn)象，形勢相當(dāng)嚴(yán)峻，為確保走行部質(zhì)量絕對安全，故對齒輪箱甩油故障進(jìn)行原因分析、制定整改措施，并進(jìn)行驗證。

2 齒輪箱結(jié)構(gòu)安裝：

HXD1D型機(jī)車齒輪箱為承載式結(jié)構(gòu)，采用符合EN1706的G-ALSi7Mgwa鑄造鋁合金。為獲得較大的箱體容積，齒輪箱底部為船型結(jié)構(gòu)，補(bǔ)油孔設(shè)計在齒輪箱端部，為了加油方便，加油孔端面設(shè)計與水平成20°夾角。在齒輪箱底部兩側(cè)還設(shè)有放油孔及油面觀察窗。齒輪箱分箱面與水平成35°夾角，從大圓孔中心將箱體分為上下箱體。上下箱體通過銷定位，螺栓組連接，螺紋孔設(shè)在下箱體上。下箱體側(cè)面設(shè)有與電機(jī)懸掛橫梁凹形止口相配的平面凸臺，通過4個六角螺栓M24×70聯(lián)接。另外，在下箱體端部設(shè)有整個驅(qū)動裝置的吊掛點，通過2根特制的M24×2×125與電機(jī)吊桿連接，再懸掛到構(gòu)架上。

3 齒輪箱輪傳動裝置潤滑密封結(jié)構(gòu)：

HXD1D型機(jī)車齒輪箱潤滑油不僅潤滑齒輪和電機(jī)軸承，同時潤滑齒輪箱兩邊的傳動軸承。HXD1D型機(jī)車采用獨特的迷宮密封結(jié)構(gòu)，在箱體內(nèi)及箱體側(cè)面設(shè)有潤滑傳動軸承的潤滑油路，箱體兩邊的迷宮密封均設(shè)置了合理的回油孔，實現(xiàn)了潤滑油的合理回流并實現(xiàn)傳動軸承及電機(jī)傳動端軸承的油潤滑，保證了油路壓差。因此，為滿足機(jī)車較高的運(yùn)行速度，驅(qū)動裝置的潤滑與密封結(jié)構(gòu)設(shè)置較為復(fù)雜，但同時也帶來了密封的難度。

如圖1所示，HXD1D型機(jī)車傳動裝置潤滑油路是：位于齒輪箱底的潤滑油隨著齒輪的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在齒面的帶動下飛濺到齒輪箱內(nèi)壁上→潤滑油進(jìn)入進(jìn)油通道→通過軸承，為軸承提供潤滑→進(jìn)入第一油腔→第一油腔下方設(shè)置有回油通道，大部分潤滑油從第一油腔的回油通道返回齒輪箱→少量潤滑油進(jìn)入到第二油腔，然后從回油通道返回齒輪箱。

根據(jù)潤滑油路，HXD1D型機(jī)車傳動裝置采用雙向迷宮式動密封結(jié)構(gòu)，設(shè)置兩道密封，第一道密封和軸承之間形成第一油腔，第一道密封與第二道密封之間形成第二油腔。

4 齒輪箱甩油原因分析：

通過現(xiàn)場拆檢調(diào)查分析，造成機(jī)車齒輪箱甩油的初步原因：由于齒輪箱密封設(shè)計不當(dāng)、日常保養(yǎng)油量過多、齒輪箱透氣孔臟堵等原因，機(jī)車高速運(yùn)轉(zhuǎn)受齒輪箱外部負(fù)壓影響，造成齒輪箱外部出現(xiàn)甩油。

分析故障發(fā)生過程如下：因HXD1D型機(jī)車齒輪箱潤滑油位設(shè)置偏高，在機(jī)車高速運(yùn)行時，由于日常齒輪箱透氣孔臟堵清除不到位，齒輪箱內(nèi)油霧密集，齒輪箱密封的第二油腔充滿了油霧。齒輪箱和車輪之間形成的空間狹小，并且存在六連桿的旋轉(zhuǎn)，由于齒輪箱車輪側(cè)風(fēng)速較大，氣流通過時在迷宮附近形成了負(fù)壓，加上第二油腔存在密封設(shè)計缺陷，油霧則從車輪側(cè)密封處竄出，遇與外界冷空氣時形成油滴，最終導(dǎo)致車輪側(cè)處甩油，油滴經(jīng)氣流吹送飄散在轉(zhuǎn)向架其它部件上，因此在轉(zhuǎn)向架其它部件上也會發(fā)現(xiàn)有油跡。

5 論證分析

針對齒輪箱甩油初步原因分析，制定了整改措施，分別就上述三點原因進(jìn)行了論證。

5.1 針對HXD1D型機(jī)車齒輪箱存在密封設(shè)計缺陷

質(zhì)量信息反饋中車株洲電力機(jī)車有限公司，由制造廠家負(fù)責(zé)進(jìn)一步改進(jìn)HXD1D型機(jī)車齒輪箱密封結(jié)構(gòu)，結(jié)合新造機(jī)車從HXD1D-1898號機(jī)車號開始，將原2道密封改為3道密封，新造的HXD1D-1898機(jī)車于2015年5月4日上線運(yùn)用，進(jìn)行質(zhì)量跟蹤半個月，每次入庫進(jìn)行重點檢查，并進(jìn)行視頻攝錄，跟蹤發(fā)現(xiàn)HXD1D-1898機(jī)車改造后的齒輪箱甩油現(xiàn)象有所緩解，但并沒有徹底解決，密封設(shè)計缺陷問題還需要進(jìn)一步研究解決。

5.2 針對機(jī)車齒輪箱潤滑油加油過多問題

隨機(jī)選取了10臺存在齒輪箱甩油現(xiàn)象的HXD1D型機(jī)車，全部清除油跡。設(shè)置1號轉(zhuǎn)向架三個齒輪箱油位在刻度1至刻度2之間（如圖2所示），2號轉(zhuǎn)向架三個齒輪箱油位在刻度1以上（未滿油表）。同時要求乘務(wù)員及專業(yè)化地勤人員加強(qiáng)油位的檢查，做好6A裝置故障信息的收集與預(yù)報。

隨著齒輪箱油位降低，潤滑油在齒輪箱內(nèi)部的循環(huán)達(dá)到動態(tài)平衡的狀態(tài)，潤滑油形成的油霧（油漬）得到了控制，以及通過6A監(jiān)控裝置也無任何相關(guān)的報警信息。通過跟蹤半個月，發(fā)現(xiàn)每臺機(jī)車1號轉(zhuǎn)向架三個齒輪箱油位在刻度1至刻度2之間的甩油情況明顯好于2號轉(zhuǎn)向架。

5.3 針對機(jī)車齒輪箱透氣孔臟堵問題

制定了清潔齒輪箱透氣孔裝置的整治方案，再次對6.2點挑選的10臺HXD1D機(jī)車齒輪箱加油至刻度1以上，10臺機(jī)車油位一致（未滿油表），并全部清除油跡。將1號轉(zhuǎn)向架齒輪箱透氣孔裝置進(jìn)行徹底清洗，確保齒輪箱透氣孔呼吸順暢，跟蹤半個月。通過比對分析，每臺機(jī)車清洗1號轉(zhuǎn)向架齒輪箱透氣孔甩油情況明顯好于2號轉(zhuǎn)向架。

通過上述論證分析，通過對齒輪箱密封處進(jìn)行改造，落實科學(xué)降低齒輪箱油位，清潔透氣孔裝置等措施，能夠使HXD1D型機(jī)車齒輪箱甩油情況得到有效緩解。

6 改進(jìn)措施與建議

通過以上對HXD1D型機(jī)車齒輪箱甩油故障原因的分析，整改措施驗證，我段關(guān)于HXD1D型機(jī)車齒輪箱日常檢查維護(hù)保養(yǎng)措施，總結(jié)如下：

1）每次機(jī)車修程，出入庫整備作業(yè)重點對齒輪箱油位進(jìn)行確認(rèn)，要求油位如圖2所示刻度1至刻度2之間，檢查油位表清潔狀態(tài)良好，檢查過程使用視頻手電進(jìn)行攝錄。

2）制作了HXD1D型機(jī)車齒輪箱透氣孔裝置清洗的檢修作業(yè)指導(dǎo)書，并進(jìn)行現(xiàn)場幫教，要求每位作業(yè)人員熟知熟會，按標(biāo)作業(yè)，確保透氣孔清潔狀態(tài)符合要求。

3）要求每次機(jī)車修程對所有齒輪箱透氣孔裝置進(jìn)行徹底清洗，確保通氣順暢。同時，對齒輪箱透氣孔裝置狀態(tài)檢查納入出入庫作業(yè)范圍。

4）對HXD1D型機(jī)車齒輪箱潤滑油每次換（加）油量進(jìn)行記錄，并進(jìn)行質(zhì)量動態(tài)跟蹤，一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)異常情況的立即做扣車處置。

5）繼續(xù)督促機(jī)車制造廠家，要求盡早解決HXD1D型機(jī)車齒輪箱密封設(shè)計缺陷問題。

7 結(jié)論

雖然對HXD1D型機(jī)車齒輪箱存在密封設(shè)計缺陷問題還未徹底解決。但是，目前我段通過采取科學(xué)降低油位，清潔機(jī)車齒輪箱透氣孔等整改措施的落實，還是有效緩解齒輪箱甩油現(xiàn)象，已基本消除HXD1D型機(jī)車齒輪箱甩油故障隱患。

參考文獻(xiàn)

[1] 樊運(yùn)新，李希寧，柳煒等.HXD1D型電力機(jī)車培訓(xùn)教材，2013，12.