HXD2型机车牵引电机驱动端轴承故障分析及措施

2012-08-03安中正朱文胜

铁道机车车辆 2012年2期

吴勇，安中正，王帅，张林，朱文胜

（1 太原铁路局湖东电力机务段，山西大同037001；2 太原铁路局安全监督管理办公室驻湖东电力机务段验收室，山西大同037001）

目前，湖东电力机务段配属的180台HXD2型电力机车投入使用2年多来，一直处于满负荷运用状态，机车走行部质量受到严重挑战，其中装车使用的牵引电机驱动端轴承出现异常磨损现象，给行车安全造成了隐患。

1 现状调查

2009－11－20，HXD2 0058机车牵引万吨列车，列车运行到大秦线延庆站司机开窗闻到机车有异味，后部瞭望发现机车走行部冒烟，立即停车上报机务段有关部门。机务段技术科专业技术人员、检修车间到现场救援，发现A节1位轴左侧齿轮箱窜油，打开齿轮箱发现驱动端轴承保持架碎、轴承固死，解体故障牵引电机发现A节1位牵引电机驱动端轴承固死、保持架破碎。机车救援回段后决定将A节2，3，4位牵引电机全部拆下进行检查，检查发现A节2位牵引电机传动端轴承滚珠剥离严重，A节3，4位牵引电机驱动端轴承滚珠有点蚀现象。

2009－11－23—12－07，HXD2型机车连续发生4台机车的10台牵引电机驱动端轴承磨损的事故。

发生上述故障后，湖东电力机务段对HXD2型机车牵引电机驱动端轴承间隙进行了普查，测量结果见表1。

HXD2型机车牵引电机驱动端轴承原设计游隙为0.12～0.2mm，轴承报废游隙为0.26mm。从表1对10台机车牵引电机驱动端轴承测量结果看，有78台牵引电机驱动端轴承间隙超限，轴承磨损严重。

表1 牵引电机轴承间隙测量记录表

2 原因分析

2.1 拆解外观检查及分析

（1）故障轴承外观检查

对牵引电机故障轴承进行拆解检查，轴承滚柱表面磨损严重，出现小坑，一些滚柱一半以上的表面出现损伤，轴承内环上有磨损痕迹，见图1。部分轴承已经完全损坏。

（2）故障牵引电机处的传动齿轮检查

故障牵引电机处的传动齿轮无损伤，但表面有黑色灰尘，见图2。

（3）现场拆解分析

从故障轴承外观看，轴承表面无冲击痕迹，滚柱、轴承内套上存在小坑状损伤，轴承滚柱与内套之间磨损严重。主动齿轮表面覆盖着一层黑色粉末，表明为轴承提供润滑的齿轮箱油受到了污染。

HXD2型机车牵引电机驱动端采用NU2322圆柱滚子轴承，使用机车齿轮箱内的齿轮油作为润滑剂润滑。牵引电机的冷却风，从牵引电机进风口进入后，一路通过定子通风孔，转子通风孔，定子、转子间的气隙对牵引电机进行冷却，另一路通过驱动端端盖上的3个通风孔，进入密封套，然后经过密封套下部通风口和回油孔进入齿轮箱。大秦线是一条运煤专线，周围环境被煤灰污染严重，若进入牵引电机的冷却风压力较大，灰尘就会随冷却风进入齿轮箱内部，将齿轮油污染。受到污染的齿轮油进入牵引电机驱动端轴承内部，会造成轴承异常磨损。

图1 牵引电机故障轴承

图2 故障牵引电机处的传动齿轮

2.2 齿轮箱油分析

HXD2型机车齿轮油采用BP Energear SHX－LS 75W－90齿轮润滑油，为了分析齿轮油污染状况，提取了故障电机齿轮箱内的齿轮油进行了化验，化验结果如表2、表3：

从表2和表3的齿轮油化验结果分析：

（1）油品理化指标基本正常；

（2）油中Fe含量严重偏高，表明钢质部件磨损量较大；油中Cu含量严重偏高，表明铜制轴承保持架部件存在较严重的异常磨损；Si含量严重偏高，通常来源于空气中的粉尘污染。

表2 齿轮油理化指标

表3 齿轮油杂质含量 mg·kg－1

2.3 分析结论

从以上分析可以看出，造成牵引电机驱动端轴承游隙超限的主要原因是齿轮油受到污染，从而引起轴承异常磨损，造成轴承烧损。齿轮油污染的原因有：

（1）齿轮油未及时更换，造成正常的磨损物不能从齿轮箱中排出，长期存在油中，造成轴承润滑不良，引起滚柱损坏；

（2）机车运营过程中，牵引电机的冷却风将煤尘、灰尘等污物带入齿轮箱；

（3）牵引电机与轮对组装前，各零部件上及齿轮箱内有异物，如铸造残余、灰尘、金属碎屑等。

3 改进措施

（1）对损坏的所有HXD2型机车牵引电机驱动端轴承进行更换，并对牵引电机进行改造。改造方案为：

①在牵引电机转子轴上加装径向密封环，改进牵引电机与齿轮箱之间的密封，使牵引电机冷却风进入齿轮箱的风量减小。②改造牵引电机驱动端端盖，减小密封套内压力，具体为在牵引电机与齿轮箱之间的密封套内钻3个孔，用钢制导管使其与大气相通。这样从牵引电机吹来的高压冷却风将能在该处降低压力，从而减少进入齿轮箱的冷却风量；另外这3个孔也可将部分电机冷却风带入的颗粒物排出。

（2）加强传动齿轮及其箱体的清洁

在牵引电机更换驱动端轴承时，清洁主动齿轮、从动齿轮和齿轮箱，使齿轮油保持清洁。

（3）组织专人对HXD2型机车牵引电机驱动端轴承部位粘贴温度试纸，随时检查此处轴承温度，确保运用机车的安全。

（4）定期对HXD2型机车齿轮箱内的磁性排油螺栓进行清洁。