韓春陽 朱 琳

(南車洛陽機車有限公司技術(shù)中心 河南 洛陽 471002)

HXD1C型機車牽引電機常見故障的原因分析及處理方法

韓春陽 朱 琳

(南車洛陽機車有限公司技術(shù)中心 河南 洛陽 471002)

闡述了HXD1C型機車牽引電機三類常見故障的原因及處理方法，為牽引電機故障處理和機車運用提供了一定的參考。

HXD1C型電力機車；牽引電機；小齒輪軸；軸承

HXD1C型機車是干線貨運用六軸交流電傳動電力機車，由南車株洲電力機車有限公司為適應(yīng)中國鐵路運輸市場的需要而研制的主型機車，機車每軸裝有一臺最大功率為1 225 kW 的交流牽引電機。從2010年開始， HXD1C型機車陸續(xù)發(fā)生多起牽引電機小齒輪軸斷裂故障、牽引電機傳動端軸承故障、牽引電機定子線圈故障等，嚴(yán)重影響了機車的正常運用，甚至影響到了行車安全。因此，找出上述故障的原因，并加以整改處理，減少此類故障的發(fā)生十分必要。

1 小齒輪軸斷裂故障

1.1 原因分析

HXD1C型機車牽引電機小齒輪軸斷裂故障的典型現(xiàn)象如下：小齒輪軸、電機轉(zhuǎn)軸均在小齒輪軸靠近齒端的第一道環(huán)形油槽位置，如圖1所示。

圖1 小齒輪軸斷裂示意圖

轉(zhuǎn)軸和小齒輪的斷裂性質(zhì)均為旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞，轉(zhuǎn)軸疲勞源區(qū)位于內(nèi)圓與小齒輪油槽交界處，小齒輪疲勞源區(qū)位于油槽與油孔交界處[1]。電機轉(zhuǎn)軸與小齒輪軸的斷裂順序為：疲勞首先在小齒輪軸的油孔處起始并向圓周兩側(cè)擴展，在疲勞起始一段時間后，電機轉(zhuǎn)軸在其內(nèi)圓應(yīng)力集中處也出現(xiàn)疲勞，并向圓周兩側(cè)擴展，直至斷裂，電機轉(zhuǎn)軸也隨之?dāng)嗔选?/p>

通過對多起HXD1C型機車牽引電機小齒輪軸斷裂的調(diào)查、檢測、分析，確定引起小齒輪軸斷裂的主要原因如下：

(1)小齒輪軸的表面環(huán)形油槽和徑向油孔交界處加工粗糙，致使該部位在過盈配合時存在較大的應(yīng)力集中[2]，形成早期裂紋源，造成小齒輪軸斷裂；

(2)小齒輪軸油槽R1.5 mm的過渡圓弧加工工藝不到位，沒有很好地過渡，產(chǎn)生尖角，嵌傷了電機轉(zhuǎn)軸，引起電機轉(zhuǎn)軸及小齒輪軸斷裂；

(3)部分區(qū)間運用條件惡劣，加速了該部分裂紋的產(chǎn)生與擴展。

1.2 整改措施

(1)將小齒輪軸油槽從R1.5 mm改為R4 mm，并要求對小齒輪軸的表面環(huán)形油槽和徑向油孔交界處、表面環(huán)形油槽與表面的交界處進行修磨。

(2)加強小齒輪軸入庫檢驗，重新修訂小齒輪軸入庫檢驗文件，入庫檢查重點檢查項目增加了油槽圓弧R4 mm尺寸、錐度過渡區(qū)域的粗糙度及注油孔倒角是否按要求進行修磨等。

2 牽引電機傳動端軸承故障

2.1 原因分析

將牽引電機傳動端軸承潤滑油樣送專業(yè)機構(gòu)檢測與分析，檢測結(jié)果表明潤滑油中含有砂塵顆粒，磨損與潤滑油中的硅濃度(砂塵顆粒污染)存在顯著相關(guān)性，高砂塵顆粒污染導(dǎo)致其高磨損，是影響軸承使用壽命和失效的重要原因。

通過對砂粒的分析發(fā)現(xiàn)，進入軸承室的砂粒與撒砂器中砂粒一致，可以確定污染軸承潤滑油的砂粒是機車撒砂后，通過牽引電機下端通氣孔進入內(nèi)油封、再通過回油通道進入軸承室的(見圖2)。

1—端蓋；2—內(nèi)油封；3—軸承；4—D端軸承蓋；5—軸承擋圈；6—油繩；7—回油通道；8—密封圈；9—氣壓平衡通道。圖2 牽引電機傳動端潤滑油路示意圖

2.2 整改措施

為了防止砂塵通過電機端蓋通氣孔進入軸承潤滑系統(tǒng)，在牽引電機傳動端下端通氣孔內(nèi)加裝了通氣管，以改變通氣孔的氣流入口方向，避免了機車在撒砂時砂塵通過電機端蓋通氣孔進入軸承潤滑系統(tǒng)。

3 牽引電機定子引線故障

3.1 原因分析

HXD1C型機車牽引電機定子故障的表現(xiàn)方式主要是接地、匝間短路、逆變過流、缺相等4個方面[3]。通過解體牽引電機發(fā)現(xiàn)，故障集中表現(xiàn)在牽引電機定子引線斷裂或燒損故障，屬于機械故障而非絕緣系統(tǒng)故障。從故障的位置和表現(xiàn)形式看，造成接頭在熱影響區(qū)發(fā)生斷裂的原因有以下2點：

(1)因焊接溫度、焊接時間對定子引線并頭焊接質(zhì)量有很大影響，定子并頭焊接時，部分員工的操作不到位，導(dǎo)致焊接接頭存在質(zhì)量缺陷；

(2)運用中振動、溫度變化加速故障的發(fā)生。

3.2 整改措施

通過對牽引電機定子引線制作及定子并頭焊接的工藝優(yōu)化，可以有效改善定子引線及并頭焊接質(zhì)量，增加定子引線并頭焊接的抗拉強度等，具體方法如下：

(1)對電阻釬焊和感應(yīng)釬焊分別進行驗證，選取更為合適的釬焊方式；

(2)通過調(diào)整定子線圈引線頭長度，適當(dāng)增加預(yù)留引線頭的長度，分散引線調(diào)整時的應(yīng)力集中；

(3)通過工裝工具的改進，使引線頭調(diào)整時呈圓弧形狀，不出現(xiàn)彎折的尖角，避免定子引線出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

通過日常維護、檢測檢修、工藝優(yōu)化等方式方法可避免HXD1C型機車牽引電機出現(xiàn)上述三類故障，保障機車運用，維護運用安全。

[1] 沈本蔭.牽引電機[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

[2] 胡志強.電機制造工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3] 劉慧娟.電機學(xué)[M].北京：北京交通大學(xué)出版社，2012.□

(編輯：李琳琳)

2095-5251(2016)01-0037-02

2015-05-12

韓春陽(1986-)，男，本科學(xué)歷，工程師，從事電氣技術(shù)工藝工作。

U262.46

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