地铁列车齿轮箱换油周期探究

罗超勇 邓浩 程兵 陈伟嘉

摘要：地铁列车齿轮箱作为驱动单元的重要组成部件，其内部齿轮箱油质量的优劣直接影响到其性能，本文以武汉地铁6号线齿轮箱为研究对象，对齿轮箱油的更换周期进行探究，在保障齿轮箱正常工作的情况下，避免过度维护，研究结果表明，齿轮箱油的更换周期可定为两年，可以为地铁列车齿轮箱油的更换周期提供參考。

关键词：地铁列车；齿轮箱油；更换周期

Study on Oil Change Cycle of Metro Train Gearbox

Luo Chaoyong   Deng Hao   Cheng Bing   Chen Weijia

Wuhan Metro Operation Co. Ltd   HubeiWuhan  430000

Abstract： The gearbox of metro train is an important component of the driving unit，The quality of internal gearbox oil directly affects its performance，This paper takes the gearbox of Wuhan Metro Line 6 as the research object， and explores the oil replacement cycle of the gearbox ，In the case of ensuring the normal operation of the gearbox， avoid excessive maintenance，The results show that the replacement cycle of gearbox oil can be set as 2 years， which can provide a reference for the replacement cycle of metro train gearbox oil.

Key words： subway train， gearbox oil， replacement cycle

1 概述

随着国家的高速发展，越来越多的城市开通了轨道交通，在轨道交通高速发展的背后，如何保障列车运行安全成为一项关键工作，列车运行安全主要包括列车牵引安全，列车制动安全、列车车门安全等，为了更好的保障列车安全运营，需要定期对列车进行全方位的维护，保障各系统在健康的状态下工作。

2 齿轮箱维护

齿轮箱与牵引电机和联轴节组成列车的驱动单元，是列车动力传递的核心部件，将牵引电机产生的牵引力传递至列车轮对，从而实现车辆的牵引与电制动，驱动装置组成详见图1。

齿轮箱作为驱动单元的核心部件，如不能对其做好高效维护，可能会使齿轮箱内部齿轮异常磨损或断裂，影响牵引电机牵引力的传递，导致列车无法运行。

武汉地铁6号线齿轮箱采用的是安杰达生产的平行轴式齿轮箱，型号为AHD1-368-5.409-V1，齿轮箱油型号为75W-90。根据齿轮箱的维护手册，在架修及以下检修修程中，齿轮箱的主要维护内容是定期更换齿轮箱油，齿轮箱油作为齿轮润滑、防止齿轮磨损和锈蚀以及辅助齿轮散热的润滑剂，其品质高低直接影响到齿轮箱的功能状态。

3 换油周期探索

根据以往经验和相关维护手册，齿轮箱油更换周期为1年或120000km，但在规定维护周期更换齿轮箱油时，通过观察排出的齿轮箱油状态，发现油质清澈，无乳化变质现象，更无较大颗粒的杂质，只略见微量金属粉末，且流动性正常，猜想使用一年的齿轮箱油品质仍满足继续使用要求，无需更换，通过查阅相关资料[1][2][3]，得知可对齿轮箱油油液成分主要参数进行检测，分析各参数是否超标，以此判定齿轮箱油是否需要更换，可实施齿轮箱油的主动维护，避免过度维护。

经查阅相关资料[1]，评估齿轮箱油品质的方式主要有以下几种：

3.1 理化性能衰变评估

齿轮箱油在使用过程中，内部大小齿轮不断齿合转动，齿轮箱油不断受到摩擦剪切、高温氧化等影响，导致齿轮箱油的性能会随之变化，使用寿命也会随之缩短。所以，齿轮箱油的运动粘度、总酸值是其主要评价指标；

3.2 环境情况评估

在列车的运行过程中，齿轮箱受空气中的水分和粉尘入侵，会加速齿轮箱油的乳化变质，导致齿轮箱油品质降低，因此，齿轮箱油中的水分及硅（Si）元素的含量是評估污染情况的主要指标；

3.3 硫磷型添加剂消耗评估

齿轮箱油中添加有硫磷型极压抗磨剂，可提高油品的抗磨性能，随着齿轮箱不停的工作，极压抗磨剂会逐渐消耗，导致润滑油的极压性能降低，所以可以对油品中添加剂硫和磷的含量进行评估，以此确定油品质量；

3.4 磨损情况评估

齿轮箱在长期的使用下，内部齿轮不断齿合转动，齿轮间磨损在所难免，齿轮箱油中的金属颗粒也会随之增多，进而加速齿轮及轴承的磨损，以及加速油品的氧化，导致油品质量下降，而金属颗粒主要以铁为主，所以，铁（Fe）的含量是磨损评估的主要评价指标。

为了探索齿轮箱油可使用期限，随机挑选了3个转向架各1个齿轮箱作为考察对象，当齿轮箱油使用一年后，对其进行取样检测，未对齿轮箱油进行更换并维持继续运营，并定期通过观察窗查看油品状态，确认齿轮箱油没有乳化变质及金属粉末无明显增多的情况，在齿轮箱油使用至1年、1.25年、1.5年时分别取样并进行关键参数检测，据此推断齿轮箱油的可使用期限。

为保证油样检测结果的可信性，特委托专业检测机构对考察齿轮箱油进行采样检测，经过三次采样及油品分析，各项评估参数的检测结果显示为均在正常范围内，评定为油品状态良好，可以继续使用，每次检测的各项参数如下表所示：

4 趋势分析

根据每次采样分析结果对各项指标进行趋势分析，详见下图：由以上趋势分析图可知，齿轮箱油在使用一段时间后，100℃运动粘度、总酸值、水分含量、硅含量、铁含量会升高，磷含量、硫含量会降低，符合齿轮箱油使用后的各成分变化规律。

综合分析各参数的变化趋势可知，齿轮箱油的总酸值变化率较其他参数更快，是影响齿轮箱油使用周期的主要因素。

根据总酸值变化趋势，对齿轮箱油的总酸值变化规律做出线性拟合曲线，并求出拟合方程：

为总酸值的检测指标；为运营时间，以年为单位。

由表1可知，齿轮箱油的总酸值应不大于3.6，由该拟合方程可估算出齿轮箱油的使用期限应为3.3年，考虑到齿轮箱油检测样本最长使用时间只有1.5年，后期齿轮箱油品质变化存在不确定性，为确保齿轮箱油的质量，在估算的可使用期限值下乘以安全系数0.6，得出齿轮箱油的安全使用年限为2年。

5 探索意义

通过对齿轮箱油的检测分析，齿轮箱油的更换周期可由一年延长至两年，延长换油周期可避免齿轮箱的过度维护，一方面可以减少投入更多的人力物力，可大大降低运营成本，另一方面可以缩短列车因维护需要的扣停时间，提高列车的运用率。

6 结论

（1）通过对齿轮箱油抽样检测分析，在齿轮箱油分别使用至1年、1.25年、1.5年时，油品的相关参数均在正常范围内，齿轮箱油可继续使用。

（2）通过对三次检测结果中各项参数的趋势分析及评估，对齿轮箱油油品影响较大的是总酸值，在车辆运用时需加大关注力度。

（3）在正常的运行条件下，齿轮箱油的安全使用期限为两年。

参考文献：

[1] 高军，李来顺，赵海板，等. 高速动车组齿轮箱换油周期研究[J]. 润滑与密封，2015，40（2）：89-92.

[2]杨其明，严新平，贺石中，等.油液检测现场实用技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3]周新聪，刘东风，程海明，等.主动维修策略与油液分析技术[J].液压与气动，2004（6）：78-80.

作者简介：罗超勇（1988—  ），男，汉族，湖南常德人，硕士，工程师，研究方向：地铁车辆。