尹若義 中國鐵路上海局集團有限公司合肥機務(wù)段

合肥機務(wù)段共配屬120臺HXD1C型機車，主要擔當寧西線、京九線、二通道運行交路貨運（含行包快運及代客機）牽引任務(wù)。2020年11月-2021年3月期間，合肥機務(wù)段數(shù)據(jù)分析人員通過6A系統(tǒng)機車走行部車載監(jiān)測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)連續(xù)發(fā)生5臺HXD1C型機車牽引電機非齒端軸承外環(huán)振動報警故障。牽引電機落修后返中車株洲電機有限公司分解檢查，發(fā)現(xiàn)電機軸承外環(huán)內(nèi)滾道存在明顯剝離故障。牽引電機頻繁的報警故障干擾了運輸生產(chǎn)，同時也造成潛在的行車安全風險。因此，如何通過6A系統(tǒng)機車走行部車載監(jiān)測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析、油脂化驗及其他有效檢查手段，查明故障原因，并采取切實措施消除行車安全質(zhì)量隱患，已成為檢修整備現(xiàn)場工作的迫切需要。

1 概述

1.1 HXD1C型機車牽引電機非齒端軸承報警故障統(tǒng)計

如表1所示，5臺發(fā)生軸承振動報警故障牽引電機均為2017年9月株洲機車公司新造機車裝車的牽引電機，為SKF軸承，其走行公里在51-62萬公里之間，機車號均為08××。目前合肥機務(wù)段配屬HXD1C型其他車號機車未發(fā)現(xiàn)此類振動報警故障。

表1 HXD1C型機車牽引電機非齒端軸承振動報警故障統(tǒng)計表

1.2 HXD1C型機車牽引電機非齒端軸承外環(huán)故障情況

圖1、圖2為HXD1C型0871號機車4軸5位(電機編號7957），HXD1C型0876號機車5軸5位（電機編號8018）2個非齒端軸承解體檢查發(fā)現(xiàn)，軸承外環(huán)內(nèi)滾道承載區(qū)域存在明顯剝離或多處壓痕，軸承內(nèi)環(huán)、滾子及保持架無異常。

圖1 HXD1C型0871號機車4軸5位軸承剝離

圖2 HXD1C型0876號機車5軸5位軸承壓痕

2 HXD1C型機車牽引電機非齒端軸承振動報警故障原因分析

對5臺牽引電機非齒端軸承發(fā)生振動報警機車電機生產(chǎn)組裝工藝、運行公里、軸承油脂分解檢查情況、軸承日常油潤保養(yǎng)及6A系統(tǒng)機車走行部車載監(jiān)測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)等方面進行分析，查找故障原因。

2.1 機車運行公里情況

在合肥機務(wù)段配屬120臺HXD1C型機車中，2017年配屬到段機車30臺；2018年配屬到段機車5臺；2019年配屬到段40臺；2020年配屬到段45臺。其中35臺為C5修機車。機車走行公里及對應(yīng)振動報警信息見表2。

表2 合肥機務(wù)段機車配屬信息

追蹤5臺發(fā)生振動報警故障軸承牽引電機日常檢修情況，自裝車之日起牽引電機及非齒端軸承均無更換記錄。從上表可以看出，發(fā)生牽引電機振動報警故障時機車平均運行公里數(shù)為58.8萬公里。

2.2 電機組裝及軸承批次調(diào)查

2017年7月15日至2017年9月15日2個月之間，同批次軸承的裝配及使用情況，見表3所示。

表3 同批次軸承同期裝車及使用情況

從表3可知，出現(xiàn)振動報警故障軸承的電機在2017年8月組裝，調(diào)查當月工藝執(zhí)行及作業(yè)環(huán)境無變更或異常，非齒端為SKF進口軸承。從同期組裝電機的同批次軸承使用情況來看，配屬蘭新線某段與南昌局某段的174套軸承運用狀態(tài)良好，其中蘭新線的60套軸承平均運行公里數(shù)已達69萬公里，可見電機組裝與軸承批次不是報警軸承故障的主要原因。

2.3 潤滑脂情況分析

（1）對5臺發(fā)生振動報警故障軸承分解時發(fā)現(xiàn)，軸承內(nèi)部及儲脂室潤滑脂均出現(xiàn)發(fā)黑、發(fā)干、發(fā)硬；軸承上殘脂少，軸承室外側(cè)排脂較少。將其中HXD1C型0871號機車4軸5位軸承潤滑脂狀態(tài)與蘭新線某段相近運用里程的軸承潤滑脂外觀狀態(tài)相比較，兩個軸承外觀、儲脂室、排脂情況等狀態(tài)存在顯著差異，見表4。

表4 軸承潤滑脂狀態(tài)表

7957電機與蘭新線6602電機的軸承潤滑脂總量相差較大，軸承內(nèi)、內(nèi)軸承蓋儲脂室、端蓋儲脂室、軸承排脂量及總量比較見表5。

表5 潤滑脂質(zhì)量分布表

2006年以來，HXD1C型機車牽引電機非齒端軸承潤滑補脂周期及補脂量經(jīng)過3次優(yōu)化，最新標準自2015年5月開始實施，每3個月或5~6萬公里（以先到為準）補脂100 g。

而檢修整備現(xiàn)場實際情況為，2019年鐵總?cè)鎸嵤C車檢修修程修制改革，合肥機務(wù)段HXD1C型機車修程公里由7.5萬公里延長到8.5萬公里，軸承補脂維護要求與機車檢修修程修程同步，即每運行8.5萬公里補脂100 g。

（2）對潤滑脂檢測，軸承內(nèi)潤滑脂進行理化檢測，結(jié)果見表6。

表6 7957電機軸承潤滑脂檢測結(jié)果

從上表可以看出，軸承內(nèi)部潤滑脂指標超差，稠度降低（變硬，流動性差），分油率低（分油少潤滑差），軸承磨損元素含量偏大。

2.4 6A系統(tǒng)機車走行部車載監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)分析

綜合6A系統(tǒng)機車走行部車載監(jiān)測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，上述5臺機車均為牽引電機非齒端軸承預(yù)警及一級振動報警故障，時域波形圖、頻譜圖都存在明顯外環(huán)故障譜。以HXD1C型0871號機車為例，該機車2020年12月5日4軸5位軸承時域波形圖、頻譜圖出現(xiàn)外環(huán)故障譜，但故障不連續(xù)。2021年2月7日開始出現(xiàn)連續(xù)預(yù)警故障，2021年2月24日故障升級為一級報警。分析數(shù)據(jù)情況如下：

（1）SV值沖擊趨勢存在明顯突變。分析2020.12.1日至2021.2.24日期間數(shù)據(jù)，SV趨勢共發(fā)生2次突變，第一次突變點發(fā)生在2021年2月5日5:16，SV值由361突升為2858；第二次突變點發(fā)生在2021年2月24日13:04，SV值由887突升為9160。第二次突變后沖擊趨勢明顯加強，出現(xiàn)軸承預(yù)警、一級報警故障信號，見圖3。

圖3 HXD1C型0871號機車4軸5位沖擊趨勢分析

（2）樣本數(shù)據(jù)外環(huán)故障明顯，時域波形圖呈明顯梳狀，時域波形圖、頻譜圖外環(huán)故障明顯，見圖4。

圖 4HXD1C型0871號機車單樣本分析

（3）軸溫無明顯上升趨勢。后臺架溫度實時分析趨勢同位比較4軸5位軸溫無明顯偏高，溫度趨勢基本一致。

2.5 分析結(jié)論

綜合上述分析，基本可以排除電機組裝工藝和同批次軸承質(zhì)量以及油脂質(zhì)量問題。通過6A系統(tǒng)機車走行部車載監(jiān)測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析及軸承外環(huán)內(nèi)滾道剝離情況來看，剝離或多處壓痕發(fā)生在軸承外環(huán)內(nèi)滾道承載區(qū)，域波形圖、頻譜圖從不連續(xù)外環(huán)故障譜，逐步發(fā)展到預(yù)警、一級報警，故障逐步發(fā)展，不斷擴大。

因此，牽引電機非齒端軸承振動報警，外環(huán)內(nèi)滾道剝離的主要原因應(yīng)為機車檢修修程修制改革后，HXD1C型機車修程公里有所延長，但同時牽引電機非齒端軸承補脂維護要求未能同步，牽引電機運用過程中因軸承潤滑不足，無法滿足實際運行工況下軸承潤滑需求，造成軸承運轉(zhuǎn)的潤滑油膜破壞。牽引電機非齒端軸承在長期大載荷運用工況下，其外環(huán)內(nèi)滾道面次表層產(chǎn)生微裂紋，裂紋進一步擴展產(chǎn)生次表面的疲勞剝離。

3 HXD1C型機車牽引電機非齒端軸承振動報警故障預(yù)防及處理

3.1 集中補脂，改善軸承潤滑條件，遏制軸承故障發(fā)展趨勢

2021年4月開始，合肥機務(wù)段對配屬120臺機車牽引電機非齒端軸承集中補脂2次，每次100 g，更新軸承內(nèi)潤滑脂。第一次補脂100 g，運行1個月后，再次進行集中補脂100 g。

3.2 優(yōu)化補脂方案，確保脂量充足，延長軸承運用壽命

本次集中補脂后，計劃從2022年1月開始，改變補脂周期，由修程補脂改為定期補脂。按照HXD1C型機車牽引電機軸承補脂維護規(guī)范執(zhí)行，每8.5萬公里補充潤滑脂100 g，確保脂量充足。

3.3 做好數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)處理故障軸承

做好6A系統(tǒng)機車走行部車載監(jiān)測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)HXD1C型機車牽引電機非齒端軸承一級報警故障及以上，及時扣車落修電機，消除故障隱患。

4 結(jié)束語

從2019年3月，鐵總開始組織實施機車修程修制改革，適度延長機車運用走行公里，節(jié)約檢修維護成本。實施兩年以來，機車檢修整備工作取得了較好的成效，節(jié)省了大量的檢修成本，優(yōu)化了生產(chǎn)組織。但同時在實踐中，機車檢修整備作業(yè)過程中存在檢修工藝、范圍與修程修制改革不相適應(yīng)，需不斷探索，逐步優(yōu)化。因此，專業(yè)技術(shù)人員要立足現(xiàn)場，善于運用6A系統(tǒng)機車走行部車載監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)分析等方法和手段，對檢修整備現(xiàn)場存在的問題不斷分析總結(jié)，查找真正故障原因，及時發(fā)現(xiàn)檢修工藝、范圍及生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)存在的問題，消除變化帶來的風險，提升檢修整備作業(yè)整體水平。