DF4B型內燃機車抱軸瓦碾瓦故障分析

引言

DF4B型內燃機車是我國生產量最大、保有量最多的內燃機車,隨著鐵路機車朝著高速、重載方向發(fā)展,加上使用年限較長,機車故障率逐年增加,目前主要用于支線貨運牽引任務。該機車為直流傳動普速機車,牽引電動機采用剛性抱軸承半懸掛式,機車簧下重量大,轉向架減振性能較差,機車抱軸承承受的沖擊載荷較大,容易發(fā)生故障。此外,機車經多次大修和中修后,機車抱軸承各項性能已大不如前,機車抱軸瓦故障發(fā)生率大大增加,不僅增加了檢修成本和檢修人員的工作量,而且處理麻煩,有時還要救援,如果發(fā)現(xiàn)不及時,會造成車軸拉傷,甚至造成燒軸或切軸事故,嚴重影響鐵路運行安全和鐵路生產秩序,為此迫切需要研究機車抱軸瓦故障產生的主要原因,并提出具體的解決措施,以有效減少或遏制抱軸瓦碾瓦故障的發(fā)生。

1抱軸瓦碾瓦機理分析

DF4B型內燃機車牽引電動機采用軸懸式結構(抱軸式半懸掛）,電動機一端通過抱軸承剛性支承在車軸上,另一端通過吊桿裝置吊在轉向架的電機吊座上。抱軸承一方面承受電機的靜載荷,另一方面承受電機工作時產生的反力。抱軸承為剖分式滑動軸承,即抱軸瓦,其由內瓦和外瓦兩塊組成,成對加工和安裝,不成對不能混裝。每個半瓦都由銅瓦背和巴氏合金組成,如圖1所示。

1一鍵;2一電機體;3一上瓦;4一下瓦體;5一集油器;6一油尺;7一油箱;8一加油管;9一彈簧;10一毛刷;11一排油堵;12一下瓦。

圖1半瓦結構組成

在下軸瓦上開有方孔,集油器毛刷上的毛線可以通過方孔壓在抱軸頸上,以便軸承進行潤滑。潤滑油靠毛細管作用被毛線吸上去,潤滑軸頸表面。為保證毛線貼靠車軸軸頸,利用杠桿機構將集油器壓緊。潤滑油在潤滑完軸頸后,流回油箱,以便循環(huán)使用。

車軸在抱軸瓦內轉動,潤滑油通過油楔作用,在潤滑面形成高強度油膜。如果潤滑不良,摩擦力變大,溫度就會升高,一方面潤滑油在高溫下黏度變小,高強度油膜難以建立,潤滑性能變差:另一方面,車軸和抱軸瓦在高溫下配合間隙變小,油膜厚度不足,接觸面邊界摩擦。這兩個方面都會進一步加劇抱軸瓦的摩擦和磨損,最終導致抱軸瓦碾瓦故障的發(fā)生。因此,保證抱軸瓦的潤滑良好是避免發(fā)生抱軸瓦碾瓦故障的關鍵。

2抱軸瓦碾瓦故障原因分析

2.1電機抱軸座孔圓度、圓柱度不符合要求

由于DF4B型內燃機車使用年限較長,牽引電動機抱軸座孔和抱軸瓦背經過長期磨損,造成電機抱軸座孔磨損、變形,圓度、圓柱度不符合工藝要求,導致抱軸瓦工作面不能適應輪軸撓性彎曲變形,工作面接觸不良,進而造成壓力分布不均,局部壓力過大,不能形成正常的油楔,車軸和軸瓦接觸面處于邊界摩擦狀態(tài),磨耗量迅速增大,磨料增多堵塞油路,污染油刷和油箱,發(fā)生碾瓦故障。

2.2抱軸瓦間隙不符合要求

為了保證瓦面有一定量的油膜和傳動齒輪的正常嚙合,軸瓦和車軸軸頸間的間隙要求在0.25～0.4mm。如果抱軸瓦間隙過大,軸瓦振動沖擊較大,潤滑油容易迅速從間隙中流出,不易建立高強度油膜,造成熱軸或燒損巴氏合金:如果抱軸瓦間隙過小,潤滑油量較少,機車運行中的高頻震動造成軸頸瞬間直接與抱軸瓦接觸,發(fā)生邊界摩擦,造成摩擦磨損加劇,進而導致碾瓦故障的發(fā)生。

2.3吸油器故障

抱軸瓦沒有專門的油泵為其泵油,通過吸油器將潤滑油從油箱吸入軸瓦間隙。吸油器彈簧折斷或使用時間較長時彈力不足,都會造成吸油器與軸頸潤滑面密貼不緊,進而導致潤滑油外流,供油量不足,潤滑不良,發(fā)生碾瓦故障:吸油器毛線吸油性變差,造成毛線浸油量不足,供油量少,導致潤滑不良,發(fā)生碾瓦故障。

2.4齒輪箱竄油

在機車運行過程中,由于震動等原因造成齒輪箱出現(xiàn)裂漏或密封氈條漏油現(xiàn)象,造成齒輪箱密封不良,部分齒輪箱油脂竄入抱軸瓦,與軸瓦潤滑油混合,導致潤滑油油質不良,不但破壞了抱軸瓦油膜,而且還能將齒輪箱內磨損的金屬顆粒帶入抱軸瓦,劃傷工作面,長時間會造成油路堵塞,發(fā)生碾瓦故障。

2.5抱軸油盒缺油

在機車運行過程中,由于震動、磕碰等原因抱軸油箱出現(xiàn)裂漏,造成抱軸承油箱潤滑油泄漏,造成油量不足,導致吸油器毛線浸油深度不夠,吸油器吸油量減少,潤滑不良,發(fā)生碾瓦故障。

2.6組裝和檢修時沒有達到技術工藝要求

抱軸瓦檢修工藝不規(guī)范,刮修不良,不能有效清除軸瓦上的毛刺,喇叭口和內圓刮修過渡不當,削薄量不符合要求,軸瓦和軸不能保證均勻接觸,工作面接觸不良,進而造成壓力分布不均,局部壓力過大,發(fā)生碾瓦故障。此外,緊固螺栓時,使用風動扳手一次擰緊,沒有采用對角緊固,造成螺栓緊固力矩不均衡,局部壓力過大,發(fā)生碾瓦故障。

3防止抱軸瓦碾瓦的具體措施

3.1嚴格控制抱軸孔座的圓度和圓柱度

中修時,測量牽引電動機抱軸孔座圓度和圓柱度,對超限者進行再加工,確?？鬃鶊A度和圓柱度符合要求。測量抱軸瓦緊余量,確保軸瓦尺寸在規(guī)定范圍內。測量抱軸瓦彈漲量,如果過小必須更換,確保抱軸瓦背與牽引電機抱軸瓦座及瓦蓋均勻接觸,以保證導熱充分,沒有震動沖擊。剖分面不發(fā)生錯口,以保證抱軸瓦能形成良好的油膜。

3.2保證抱軸瓦的修理質量

檢修時,提高抱軸瓦刮修質量,認真清除毛刺和棱邊,人為延長喇叭口長度,以確保內圓和喇叭口圓弧度。組裝時,靠軸檢查(與車軸的密貼檢查）應保證均勻接觸,接觸面積不應低于75%,組裝時對角緊固螺栓,并使緊固力矩均衡。

3.3嚴格控制抱軸瓦間隙

檢修時,認真測量車軸和抱軸瓦尺寸,將抱軸瓦間隙控制在0.25～0.4mm,必要時更換尺寸不合適的抱軸瓦,避免出現(xiàn)抱軸瓦間隙過大或過小的情況。

3.4檢查吸油器性能

檢查抱軸承油箱潤滑油量,將軸箱油位控制在油尺刻度線中上部,保證油量供應:檢查吸油器彈簧狀態(tài),更換彈性不足的吸油器彈簧,保證吸油器和車軸軸頸密貼:檢查吸油器毛線吸油性能,更換毛細吸油能力差的毛線,保證吸油性能。

3.5檢查齒輪箱密封情況

測量齒輪箱和油封孔磨耗量,更換不良齒輪箱,保證齒輪箱密封良好。齒輪箱氈條應進行24h浸油處理,嵌入氈條時應高出油封孔3mm,并穿銷釘固定,以防止齒輪箱竄油。此外,組裝齒輪箱時保證齒輪箱不能傾斜,保證組裝質量。

4結語

本文在調查分析的基礎上,從DF4B型內燃機車抱軸瓦的加工精度、組裝工藝和使用情況等多方面分析了抱軸瓦常見的幾種碾瓦故障及其產生的主要原因,并提出了防止抱軸瓦碾瓦的具體措施,通過嚴格執(zhí)行以上防范措施,在機車運行中機車抱軸瓦碾瓦故障明顯降低,不僅減輕了檢修工作量,縮短了檢修時間,還節(jié)約了生產成本,效果顯著。