HXD3D型机车轮轴驱动装置C5修检修技术规程研究*

郑福印， 李忠厚， 文 礼， 申恩福， 赵忠喜， 李 昊

(1 北京纵横机电技术开发公司， 北京 100094；2 中国铁道科学研究院 机车车辆研究所， 北京 100081)

HXD3D型交流传动快速客运电力机车是我国自主研制的六轴7 200 kW干线客运电力机车，最大运行速度达到160 km/h，为目前国内最大功率的客运型机车之一。由于该型机车实际运行速度快，进入修程运用时间短，加之轮轴驱动方式采用六连杆空心轴方式，HXD3D型机车轮轴驱动方式C5修明显区别于其他同系列车型规程。如何在保障运用安全和机车质量的前提下，节约检修资源，合理规划HXD3D型机车驱动装置检修技术规程，是和谐型机车快速客运机车C5修检修技术规程一项重要工作。

1 HXD3D型机车驱动装置

1.1 驱动装置组成

驱动装置由牵引电机、空心轴装配、连杆盘、齿轮箱装配等组成。电机产生的驱动力经牵引齿轮的啮合后以扭矩的方式经从动齿轮输出端输出，并先后经过齿侧连杆盘、空心轴装配、非齿侧连杆盘后，最终传递到轮对，如图1所示。

1-齿侧连杆盘；2-齿轮箱装配；3-空心轴装配； 4-非齿侧连杆盘；5-牵引电机图1 驱动装置

电机与齿轮箱组成刚性结构：齿轮箱与电机之间是通过定子外壳法兰与齿轮箱骨架之间的螺栓进行连接的。空心轴的一端通过传动盘、六连杆机构及传动销连接在齿轮箱的输出轴上，另一端通过传动盘、六连杆机构及传动销与所驱动的车轮相连。电机仅有一个轴承，位于电机的非输出端。输出端的电机轴由安装在齿轮箱内的小齿轮轴上的膜式联轴器支撑。该膜式联轴器由两个主要部分组成，一部分连接在电机轴上(电机与齿轮箱之间的联轴法兰)，另一部分安装在小齿轮轴上(膜片)。这两部分在电机组装到齿轮箱的过程中用螺栓相连接。电机输出的扭矩通过膜式联轴器、小齿轮、大齿轮、内空心轴、传动盘，最后通过传动销传递到主动车轮，使机车向前或向后运行。当机车低速运行进行空气制动时，车轮上的黏着制动力与上述相反的顺序反作用于电机上使机车减速。

1.2 空心轴传动装置

六连杆空心轴装置作为实现牵引电机架承方式之一，可以有效地降低一系簧下质量，减轻高速运行情况下的轮轨动作用力，改善运行平稳性，因而广泛应用于速度较高的机车和动力车转向架中。驱动装置的大部分质量通过转向架的一系弹簧施加到轨道上，而非直接施加到轮对上，因此空心轴传动装置承担了轮对和驱动装置之间的所有运动，确保了机车在轨道上尽可能地平稳运行。

六连杆空心轴装置不仅能可靠地传递驱动、制动扭矩，而且扭转刚度高，保证传动系统有良好的黏滑振动稳定性。如图2所示，传动盘和传动销之间、传动盘与大齿轮之间都有橡胶关节，提供三向刚度，以适应机车蛇行运动及过曲线时出现的构架和轮对之间的横向和纵向位移及相应的角位移。

1-传动销(1)；2-连杆(1)；3-非齿侧连杆盘； 4-空心轴装配；5-连杆(2)；6-传动销(2)； 7-齿侧连杆盘图2 空心轴传动装置

2 HXD3D型机车驱动装置检修面临主要问题

HXD3D型机车属快速客运机车，随着走行公里的增加，该型机车逐步进入C5修周期，但由于其分布范围广、交路复杂、组织运用情况不同等特点，给C5修驱动装置检修带来诸多困难，主要表现在：

(1) 运用特点造成与其他机车的差异性

和谐型电力机车C5修修程周期(以先到为准)为：100×(1±10%)万km，不超过6年。在HXD3D型机车实际运用过程中，相同运用时间内不同交路走行里程差别较大，主要表现为长大交路同一时间周期内走行里程明显高于短小交路。在平直、长大交路运用情况下，该型客运机车C5修运用里程达到100×(1±10%)万km的情况下，运用时间一般在3年左右，远小于C5修检修周期不超过6年的要求，并且在该种运用条件下，滚动圆直径和轮缘磨耗较轻，滚动圆直径多在1 220 mm 以上，轮缘厚度在中度磨耗以上，远大于和谐型电力机车滚动圆直径C5修限度1 200 mm的要求。

(2) 六连杆驱动装置既有检修经验不足

在和谐型电力机车以前，六连杆驱动装置主要应用于提速客运机车(如SS7E、SS8、SS9)，六连杆驱动装置检修范围在轻大修和大修规程中做出明确规定，但对关键部件的检修仅做了更新的要求，如轮对、传力销、连杆销、橡胶关节。对于和谐型电力机车C5修，六连杆橡胶关节不分解情况下，驱动装置的检修尚无成熟经验可循。

3 HXD3D型机车驱动装置C5修检修基本要求

驱动装置检修在保证运用安全的前提下，还应体现经济性要求，主要体现以下几个方面：

(1) 运用安全要求

驱动装置作为转向架的重要核心部件之一，其运用安全不言而喻，检修技术规程的制定必须把运用安全作为轮轴驱动装置检修首要要求。

(2) 修程修制改革要求

和谐型机车C1～C6修综合考虑、统筹安排，是修程修制改革的重要方面。C5修定位为机车主要部件分解检修，性能参数测试，恢复机车可靠质量状态。和谐型电力机车C5修修程周期(以先到为准)为：100×(1±10%)万km，不超过6年。在修程修制改革的大框架下，合理规划C4、C5修快速客运机车检修范围、合理利用检修停时对HXD3D型机车驱动装置C5检修提出新的要求。

(3) 检修经济性要求

检修经济性要求的核心“以可靠性为中心”和“以检定修”，针对HXD3D型电力机车实际运用特点，在全寿命周期内考虑检修的经济性，尽量避免过剩维修和2C4(第一个C5修之后的C4修)修程进行旋轮。

4 HXD3D型机车驱动装置C5修检修技术规程

为了满足HXD3D机车驱动装置检修的基本要求，同时解决该型机车驱动装置目前面临的上述问题，HXD3D型电力机车C5修检修技术规程统筹考虑设计、制造、运用、检修实际，对该型机车轮轴驱动装置检修分六连杆空心轴正常分解检修和允许不分解检修两种情况分别作出规定。文中重点对轮对和六连杆空心轴检修要求进行说明，对于与同系列其他车型(HXD3、HXD3B、HXD3C)检修要求相一致的内容，不再赘述。

(1) 正常分解检修

运用时间超过3年或滚动圆直径及轮缘厚度不符合限度要求时，六连杆空心轴须解体检修。六连杆空心轴解体检修要求：空心轴、连杆盘、连杆探伤检查，不许有裂纹；连杆各尺寸符合限度要求；更新传动销(1)、传动销(2)、橡胶关节；非齿侧连杆盘与空心轴、齿侧连杆盘与齿芯不许互换修(原配原装，安装方位与原方位一致，更新时成对更新)。端面齿条齿面接触面积检测，不小于70%；更新拆卸的紧固件。

综合考虑该车C6修的周期和橡胶关节设计寿命，在确保运用安全的前提下，对于运用时间超过3年的机车，六连杆空心轴须解体检修；为了尽可能一个C6修周期内只分解一次轮对，并且在C5修规程中进行，HXD3D型机车与同系列其他车型相比较，滚动圆直径C5修限度由1 200 mm 提高到1 210 mm。对于滚动圆直径及轮缘厚度不符合限度要求，六连杆空心轴须解体检修。

(2) 允许不解体检修要求

规程允许非齿侧车轮不解体检修，但必须同时满足4个条件：轮对走行100×(1±10%)万km；运用时间不超过3年；滚动圆直径及轮缘厚度符合限度要求；六连杆橡胶关节外观检查良好。传动销(1)拆解时，车轮传动销安装孔直径、传动销与车轮过盈量须符合限度要求。以下对4个条件分别加以说明：

(a) HXD3D型电力机车C5修检修技术规程是在和谐型机车修程修制改革大框架的基础上制定的，轮对走行100×(1±10%)万km作为适用于该型机车C5修驱动装置检修的先决条件；

(b) 运用时间不超过3年是主要考虑实际运行速度较快、3年内走行公里达到100×(1±10%)万km的特点提出的，对于运用时间超过3年的机车六连杆空心轴须解体检修；

(c) 滚动圆直径C5修限度为1 210 mm，轮缘厚度为29.5 mm，是同时考虑运用线路提出的，保证安全运行的前提下(主要考虑轮缘厚度)，为了避免机车在2C4修程中由于滚动圆直径超限而更新车轮，为了合理利用检修停时，转向架驱动装置分解检修放在C5修中进行，整个C6修周期内统筹考虑；

(d) 六连杆橡胶关节外观检查良好和运用时间不超过3年这两个条件作为该修程六连杆橡胶关节是否分解的先决条件，是综合考虑橡胶关节的设计寿命和实际运用情况综合考虑的。

5 结论与建议

HXD3D型电力机车C5修检修技术规程是和谐型机车修程修制改革以来，第1次对交流传动快速客运电力机车六连杆驱动装置检修作出明确规定，将指导该型机车C5修具体检修工作。为了优化、完善规程，更好的适应修程修制改革需要，提出以下建议：

(1) HXD3D型电力机车属快速客运电力机车代表，六连杆驱动装置检修思想和方法同样适用于其他和谐型快速客运车型。

(2) 和谐型快速客运机车驱动装置的检修仍然需要大量的检修数据进行验证，设计、制造、运用、检修相关单位应做好数据采集、处理、总结工作，为下一步修程优化打好基础。

[1] 董锡明.轨道列车可靠、可用性、维修性和安全性(RAMS)[M].北京：中国铁道出版社,2009.

[2] 电力机车轻大修规程汇编[M].北京：中国铁道出版社,2011.

[3] HXD3型电力机车检修技术规程(C5修)[M].北京：中国铁道出版社,2015.

[4] HXD3B电力机车轻大修规程汇编(C5修)[M].北京：中国铁道出版社,2017.

[5] HXD3C电力机车轻大修规程汇编(C5修)[M].北京：中国铁道出版社,2016.