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        齒輪箱潤滑油對牽引電機軸承報警故障的影響分析

        2018-07-04 11:07:10王永明
        關鍵詞:齒面齒輪箱溫升

        王永明

        (中車太原機車車輛有限公司電機車間, 山西 太原 030027)

        引言

        一般來說,軸承故障為振動報警和溫升報警,統(tǒng)計比例來看振動報警比較多,主要原因為潤滑不良、滾道剝離、滾道電蝕、異物浸入等,溫升報警引起的原因為潤滑缺失、潤滑脂過量、組裝游隙過小、部件接磨。2015年初開始,某機務段接連發(fā)生數(shù)起牽引電機軸承報警故障,電機解體后檢查均沒有發(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)象,重新更換軸承裝配后報警現(xiàn)象消除。由于發(fā)生次數(shù)較多,且發(fā)生后電機技術人員只接觸到牽引電機,技術人員一直努力查找根本原因但無明顯收獲。但SS4G 687的報警排查解開了近期軸承故障的主要原因。SS4G 687機車2012年12月廠修,修后走行36萬km,2015年6月26日,在榆次折返段軸報顯示A節(jié)1-5、B節(jié)2-2報警,進廠檢查處理,得以全面進行排查,得出驚人結果,齒輪潤滑對軸承報警影響很大。

        1 軸報監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

        根據(jù)軸報預警部位1、6點為左右軸箱處,2、5點為牽引電機端蓋處,3、4點為左右抱軸瓦處。2、5點傳感器裝在端蓋一處,在主極顯示屏顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)包括:保持架內(nèi)、保持架外、內(nèi)環(huán)、外環(huán)、滾單、滾雙、齒輪、鄰齒輪、軸溫。包括齒輪、電機軸承,因此需對齒輪箱和電機進行排查。對報警數(shù)據(jù)進行了確認,確認顯示確實檢測到2015年6月26日15∶50~16∶02軸承溫度為90~94℃,如表1所示。

        根據(jù)軸承溫度上升趨勢,必須對電機落修檢查。否則有可能發(fā)生軸承固死或者軸熱切的故障。從其他數(shù)據(jù)看,2點檢測沒有發(fā)現(xiàn)其他異常。檢查A節(jié)軸報數(shù)據(jù),情況類似。由于該車運行時間較長,同時出現(xiàn)兩臺牽引電機報警,因此決定作為特殊案例專項查找原因。即先整車排查、再輪對吻合試驗、電機空轉試驗、解體檢查、軸承檢測。

        表1 B2位部分軸報數(shù)據(jù)

        2 落車解體過程分析

        首先技術人員在地溝進行了檢查,發(fā)現(xiàn)齒輪箱油位普遍偏低。由于此種老式齒輪箱結構,不能直接觀察到油位,檢查人員用油尺進行了檢測,檢查結果顯示油位均在最低限以下,由于不是原車油尺,只能作為參考,不能確認油位是否真的偏低[1]。A節(jié)一位,B節(jié)二位齒輪箱油顏色較其他位較顯發(fā)紅,報警為位置處大齒輪齒面略顯發(fā)銹,如圖1所示。

        圖1 齒輪箱潤滑油顏色較差

        隨后決定抬車后進一步檢查,為避免直接解體影響排查的完整性,排查結論得到段方認可,邀請段方技術人員一同參與,抬車后經(jīng)技術人員分析確認,齒輪箱確實儲油不足,油位低于齒輪潤滑線,大齒輪有輕微膠合。由于大齒輪已膠合,不需要繼續(xù)吻合試驗,推斷齒輪嚙合存異常,可能存在齒輪超溫傳入電機軸承傳感器,引起軸承報警。接下來廠段雙方共同對齒輪箱進行了檢查。檢查發(fā)現(xiàn),齒輪嚙合確實存在異常磨損,主動齒輪和從動齒輪齒面均存在不同程度的磨損,齒面有干磨拉痕及鐵粉,嚙合部位有膠合痕跡。磨損情況如下圖2、圖3、圖4所示,上箱打開后小齒輪有磨損,從動齒輪有磨損現(xiàn)象,嚙合部位有明顯干磨拉痕,齒面有拉手感鐵粉及鐵屑。

        圖2 主動齒輪齒面有磨損

        圖3 從動齒輪齒面有磨損

        圖4 嚙合部位齒面存在干磨跡象

        仔細觀察發(fā)現(xiàn)大齒輪齒根部位有大量鐵粉集聚,齒面有發(fā)紅的油脂及鐵銹痕跡。明顯有發(fā)熱產(chǎn)生的銹蝕和雜物,如圖5。

        圖5 嚙合部位存在銹蝕現(xiàn)象

        打開上箱后對下箱進行檢查,齒輪箱下箱拉出后檢查發(fā)現(xiàn)齒輪箱油幾乎消耗殆盡如圖,不能觸及齒面。未報警的齒輪箱油較為清澈透明,抱警齒輪箱(如圖6)B節(jié)二位二點處齒輪箱油脂幾乎耗盡且剩余部分黏稠發(fā)暗。

        圖6 油脂量缺少且黏稠發(fā)暗

        對主動齒輪檢查,未報警部位齒輪面標識清楚、無變色(A節(jié)一位二點處)如圖7。報警部位過熱變色,標識字跡已經(jīng)完全看不清(A節(jié)一位五點處),未報警部位齒輪面標識能清楚、有輕微變色(A節(jié)二位五點處),報警部位過熱變色,標識字跡已經(jīng)完全看不清(B節(jié)二位二點處),如圖8、圖9。

        圖7 齒輪面標識正常

        圖8 未報警部位齒輪面輕微變色

        圖9 報警部位齒輪過熱變色

        初步斷定,因齒輪箱潤滑油不足,不能形成油膜,造成大小齒運行過程中齒面金屬摩擦,產(chǎn)生大量摩擦熱量。由于齒輪嚙合頻次高,小齒輪短時間急劇升溫,大齒輪嚙合頻率低,溫升較慢[2]。因金屬較空氣導熱快,熱量傳至電機軸和軸承,引起軸承溫升報警,需要確認電機軸承是否存在發(fā)熱問題。

        3 牽引電機空轉試驗及解體排查

        為確認電機軸承是否也發(fā)生溫升報警,退齒后牽引電機吊至電機試驗站進行空轉試驗??辙D一小時。軸承溫升檢測正常,軸承解體檢測結果合格。

        電機解體檢查,電機軸承蓋打開后,檢查油脂量正常,舊油脂略微發(fā)硬,沒有雜物,如圖10所示。按照走行公里及正常運行油脂對比,無異常。

        圖10 牽引軸承潤滑脂顏色正常

        4 結論

        結合整個過程及其余機車對比,該車已經(jīng)運行兩年多,走行30多萬km,經(jīng)過數(shù)次輔修整備,排除出廠裝配不良原因。電機單獨測試無報警,排除電機軸承質(zhì)量問題,肯定溫升為齒輪在無潤滑的狀態(tài)下金屬摩擦產(chǎn)生發(fā)熱,熱傳導引起的報警。由于傳感器報警只顯示為軸承報警,在電機解體過程中無人關注齒輪箱是否缺油,重新裝配后消除了齒輪箱缺油現(xiàn)象,導致之前的分析一直沒有結果。因為造成報警的原因為齒輪箱潤滑脂消耗后未及時補充,造成齒輪嚙合狀態(tài)失效,引起純金屬機械摩擦,產(chǎn)生大量摩擦熱,引起溫升報警,如果不及時補潤滑脂,其他軸報也將發(fā)生溫升報警。值得慶幸的是,及時發(fā)現(xiàn),沒有造成較大事故,此次由于對全過程跟蹤分析,意外發(fā)現(xiàn)是齒輪發(fā)熱,是對目前判斷的有效補充,避免單獨分析發(fā)生方向性錯誤。此次故障得到的經(jīng)驗是保養(yǎng)維護必須執(zhí)行到位,足額足量加潤滑脂,定期檢查,避免發(fā)生嚴重故障。責任判定:保養(yǎng)缺失,非牽引電機質(zhì)量原因。

        5 結語

        全面徹底檢查,能準確地找到問題的根源,此次排查為之前發(fā)生的軸承報警和齒輪磨損相關聯(lián)的猜測提供依據(jù),盡管該起事故明顯責任為維護保養(yǎng)及定期檢查原因,但維護使用不當引起的故障可能發(fā)生在機車質(zhì)量期,相應產(chǎn)生的附加責任會關聯(lián)機車質(zhì)量評定和機車的正常使用。檢修企業(yè)和使用單位各工序相互關聯(lián),其維護使用中質(zhì)量點銜接相互引起重視,(廠修)企業(yè)不能依靠使用單位保養(yǎng)維護,使用單位不能指望修理單位一次性一勞永逸做好。建議機車各交接工序及交接提醒通知,確認下工序及后期注意事項,避免引起其他質(zhì)量問題。根據(jù)統(tǒng)計,后期排查,規(guī)范加油維護后,至今一年來,該段再沒有發(fā)生過軸承報警事故。

        [1]邢存臻.牽引電機的維護與檢修[M].石家莊:鐵道學會出版社,1986.

        [2]居志堯.牽引電動機檢修技術問答[M].北京:化學工業(yè)出版社,2009.

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