内燃机车增压器轴承烧损分析及改进措施研究

靳 强

（山西潞安矿业（集团）有限责任公司铁路运营公司， 山西 长治 046031）

引言

山西潞安矿业（集团）有限责任公司铁路运营公司共有42 台内燃机车，其中DF4B 型内燃机车14台、DF4D 型内燃机车11 台、DFS 型内燃机车6 台、DFBB 型内燃机车3 台、DF7G 型内燃机车3 台、NJ2内燃机车5 台。主要担负着潞安矿业下属各煤矿的运输主线和运输支线的货物运输和取送车任务，牵引区段平均海拔在1 000 m 以上，自然条件比较恶劣。因此针对公司国产内燃机车ZN315LSB 型增压器轴承烧损故障问题进行了分析，有针对性地提出了处理措施及改进建议，为内燃机车的安全稳定运行提供了保证[1]。

1 问题的提出

增压器是内燃机车上的关键部件，DF4B、DF4D机车上装配的增压器主要是VTC254 和ZN315（LSA、LSB）型，上述增压器的高增压比使得柴油机功率得到较好的发挥，但是在运用过程中也不同程度地暴露出一些质量问题。机车在运行途中一旦发生增压器故障，将导致机车转速不升、功率下降，无法正常牵引列车运行。在电气化区段运行时，如果增压器喷出大量滑油，还会造成接触网线接地烧损断线，将给运输生产带来重大安全隐患。

2015 年1—8 月份因增压器故障造成机车故障7 件、临修15 件，机车增压器故障仍然是国产内燃机车的惯性故障。通过对2015 年1—6 月落修的315ISB 型增压器解体检查，发现15 件为轴承烧损、转子轴固死导致的，占总落修率的32.6%；其次是喘振、压气机油封漏油、叶轮扫膛等故障。因此增压器润滑不良导致轴承烧损、转子固死故障是急待解决的突出质量问题。具体情况详见图1。

图1 2015 年1—6 月增压器故障

2 原理分析

柴油机气缸膨胀做功后的燃气经过排气管进入增压器的涡轮进气壳中，燃气在涡轮中继续膨胀做功并带动转子旋转，膨胀做功后的燃气从涡轮出气壳中排出，新鲜空气经进气壳吸入压气机工作轮，增压和提速后进入蜗壳，在蜗壳中进一步扩压后从蜗壳出口经中冷器进入柴油机气缸，循环往复[2-3]。

3 故障原因

通过对巧台轴承烧损的增压器进行解体分析，发现轴承烧损原因有以下几种，详见图2，其中主要原因有机油压力低、轴承定位销孔深度偏差。

图2 增压器轴承烧损故障分析图

3.1 轴承定位销深度偏差

对故障增压器解体后发现轴承内壁上有凸起的圆点。经过分析，由于轴承定位销孔深度小于1.5 mm，而轴承定位销突出部分尺寸为1.5 mm，轴承定位销安装在轴承座销孔内将内壁顶出凸点，凸点的形成破坏了正常的润滑间隙将轴承拉伤，导致轴承烧损。另外，铣孔深度不足0.5 mm 时导致轴承发生移动或随轴套一起转动，使润滑油不能从轴承油楔进入，轴承与轴运动时产生干摩擦而烧损轴承。所以，315B 型增压器轴承定位销及销孔的几何尺寸定位问题是解决轴承烧损的关键所在，而现行的增压器检修工艺没有此项要求，因此必须有针对性的调整[4]。

3.2 机油压力低、流量小

315B 高原型增压器转子最高工作转速可达28 500 r/min，进入增压器油腔内的油压，受柴油机供给增压器的机油管道中的压力控制，进油法兰上的节流孔径大小可调节进油量。轴承与轴的径向间隙为0.18～0.28 mm，对润滑的质量要求比普通型增压器高，而增压器与机车柴油机共用润滑油，特别是机车后增压器，它的润滑通路处于柴油机润滑通路的末端，进入后增压器机油压力在机油系统中最低，若节流孔过小容易造成轴承间断缺油，将会破坏轴承正常的油膜，最终导致轴承烧损或转子固死故障的发生。

4 优化改进措施

4.1 对轴承定位销孔进行改造设计

根据对增压器轴承定位销孔及定位销结构的分析，选择对轴承定位销孔进行改造，购置高紧密度的铣床进行加工，将定位销座孔深度加工为1.5 mm，直径为5 mm，轴承定位销突出部分尺寸为1.4 mm。将加工后的轴承安装后又分解检查，未发现轴承内壁出现凸点，达到预期的效果。

4.2 对增压器进油法兰上的节流孔尺寸进行调整

根据增压器工作压力及对油压、流量的要求，将增压器进油法兰上的节流孔由原来的4.5 mm 扩大为7.5 mm±0.5 mm，同时对直径小于20 mm 的进油管改造为直径大于20 mm 的进油管。2017 年10 月份对DF4D 型3195、3197 机车进行以上技术改造，通过上车跟踪测试，增压器工作性能稳定，油压符合规定。

5 效果

截止2016 年1 月30 日，对所有的315B 型增压器节流孔和DF4B、DF4D 型机车的进油管进行改造，并对2015 年8 月—2016 年1 月间落修的增压器故障进行统计分析，因润滑不良造成轴承固死的增压器共计3 台。通过对315B 型增压器节油孔及进油管的改造以及对轴承定位销孔几何尺寸确定后，2017 年杜绝了因增压器轴承烧损引起的故障，达到了预期的质量效果，为潞安矿业集团货物运输生产提供了可靠的动力保障。