HXD1C型机车牵引电机常见故障的原因分析及处理方法

韩春阳 朱 琳

(南车洛阳机车有限公司技术中心 河南 洛阳 471002)

HXD1C型机车牵引电机常见故障的原因分析及处理方法

韩春阳 朱 琳

(南车洛阳机车有限公司技术中心 河南 洛阳 471002)

阐述了HXD1C型机车牵引电机三类常见故障的原因及处理方法，为牵引电机故障处理和机车运用提供了一定的参考。

HXD1C型电力机车；牵引电机；小齿轮轴；轴承

HXD1C型机车是干线货运用六轴交流电传动电力机车，由南车株洲电力机车有限公司为适应中国铁路运输市场的需要而研制的主型机车，机车每轴装有一台最大功率为1 225 kW 的交流牵引电机。从2010年开始， HXD1C型机车陆续发生多起牵引电机小齿轮轴断裂故障、牵引电机传动端轴承故障、牵引电机定子线圈故障等，严重影响了机车的正常运用，甚至影响到了行车安全。因此，找出上述故障的原因，并加以整改处理，减少此类故障的发生十分必要。

1 小齿轮轴断裂故障

1.1 原因分析

HXD1C型机车牵引电机小齿轮轴断裂故障的典型现象如下：小齿轮轴、电机转轴均在小齿轮轴靠近齿端的第一道环形油槽位置，如图1所示。

图1 小齿轮轴断裂示意图

转轴和小齿轮的断裂性质均为旋转弯曲疲劳，转轴疲劳源区位于内圆与小齿轮油槽交界处，小齿轮疲劳源区位于油槽与油孔交界处[1]。电机转轴与小齿轮轴的断裂顺序为：疲劳首先在小齿轮轴的油孔处起始并向圆周两侧扩展，在疲劳起始一段时间后，电机转轴在其内圆应力集中处也出现疲劳，并向圆周两侧扩展，直至断裂，电机转轴也随之断裂。

通过对多起HXD1C型机车牵引电机小齿轮轴断裂的调查、检测、分析，确定引起小齿轮轴断裂的主要原因如下：

(1)小齿轮轴的表面环形油槽和径向油孔交界处加工粗糙，致使该部位在过盈配合时存在较大的应力集中[2]，形成早期裂纹源，造成小齿轮轴断裂；

(2)小齿轮轴油槽R1.5 mm的过渡圆弧加工工艺不到位，没有很好地过渡，产生尖角，嵌伤了电机转轴，引起电机转轴及小齿轮轴断裂；

(3)部分区间运用条件恶劣，加速了该部分裂纹的产生与扩展。

1.2 整改措施

(1)将小齿轮轴油槽从R1.5 mm改为R4 mm，并要求对小齿轮轴的表面环形油槽和径向油孔交界处、表面环形油槽与表面的交界处进行修磨。

(2)加强小齿轮轴入库检验，重新修订小齿轮轴入库检验文件，入库检查重点检查项目增加了油槽圆弧R4 mm尺寸、锥度过渡区域的粗糙度及注油孔倒角是否按要求进行修磨等。

2 牵引电机传动端轴承故障

2.1 原因分析

将牵引电机传动端轴承润滑油样送专业机构检测与分析，检测结果表明润滑油中含有砂尘颗粒，磨损与润滑油中的硅浓度(砂尘颗粒污染)存在显著相关性，高砂尘颗粒污染导致其高磨损，是影响轴承使用寿命和失效的重要原因。

通过对砂粒的分析发现，进入轴承室的砂粒与撒砂器中砂粒一致，可以确定污染轴承润滑油的砂粒是机车撒砂后，通过牵引电机下端通气孔进入内油封、再通过回油通道进入轴承室的(见图2)。

1—端盖；2—内油封；3—轴承；4—D端轴承盖；5—轴承挡圈；6—油绳；7—回油通道；8—密封圈；9—气压平衡通道。图2 牵引电机传动端润滑油路示意图

2.2 整改措施

为了防止砂尘通过电机端盖通气孔进入轴承润滑系统，在牵引电机传动端下端通气孔内加装了通气管，以改变通气孔的气流入口方向，避免了机车在撒砂时砂尘通过电机端盖通气孔进入轴承润滑系统。

3 牵引电机定子引线故障

3.1 原因分析

HXD1C型机车牵引电机定子故障的表现方式主要是接地、匝间短路、逆变过流、缺相等4个方面[3]。通过解体牵引电机发现，故障集中表现在牵引电机定子引线断裂或烧损故障，属于机械故障而非绝缘系统故障。从故障的位置和表现形式看，造成接头在热影响区发生断裂的原因有以下2点：

(1)因焊接温度、焊接时间对定子引线并头焊接质量有很大影响，定子并头焊接时，部分员工的操作不到位，导致焊接接头存在质量缺陷；

(2)运用中振动、温度变化加速故障的发生。

3.2 整改措施

通过对牵引电机定子引线制作及定子并头焊接的工艺优化，可以有效改善定子引线及并头焊接质量，增加定子引线并头焊接的抗拉强度等，具体方法如下：

(1)对电阻钎焊和感应钎焊分别进行验证，选取更为合适的钎焊方式；

(2)通过调整定子线圈引线头长度，适当增加预留引线头的长度，分散引线调整时的应力集中；

(3)通过工装工具的改进，使引线头调整时呈圆弧形状，不出现弯折的尖角，避免定子引线出现应力集中现象。

4 结束语

通过日常维护、检测检修、工艺优化等方式方法可避免HXD1C型机车牵引电机出现上述三类故障，保障机车运用，维护运用安全。

[1] 沈本荫.牵引电机[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[2] 胡志强.电机制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3] 刘慧娟.电机学[M].北京：北京交通大学出版社，2012.□

(编辑：李琳琳)

2095-5251(2016)01-0037-02

2015-05-12

韩春阳(1986-)，男，本科学历，工程师，从事电气技术工艺工作。

U262.46

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