李斌

（中車太原機(jī)車車輛有限公司，太原 030027）

0 引言

HXD3、HXD3C型電力機(jī)車是由中國(guó)中車大連機(jī)車車輛有限公司生產(chǎn)制造的交流傳動(dòng)六軸7200 kW干線客貨電力機(jī)車，目前是中國(guó)鐵路客運(yùn)、貨運(yùn)主力車型之一。

輪軸驅(qū)動(dòng)裝置是機(jī)車結(jié)構(gòu)的重要組成部分。HXD3、HXD3C型電力機(jī)車輪軸驅(qū)動(dòng)裝置，其傳動(dòng)方式采用單邊斜齒滾動(dòng)抱軸承結(jié)構(gòu)傳動(dòng)，使用上下結(jié)構(gòu)整體鑄造齒輪箱對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行密封防護(hù)，其齒輪箱裝配內(nèi)側(cè)通過(guò)連接螺栓與抱軸箱體固定，外側(cè)采用密封環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車軸與齒輪箱的運(yùn)動(dòng)密封，通過(guò)3顆水平調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整齒輪箱安裝狀態(tài)，確保齒輪箱裝配安裝垂直，密封狀態(tài)良好。

齒輪箱裝配主要包括齒輪箱上箱體、齒輪箱下箱體、觀察窗、迷宮環(huán)、密封環(huán)、迷宮蓋等零部件。齒輪箱裝配的零部件的檢修質(zhì)量及其后續(xù)的組裝質(zhì)量對(duì)齒輪箱組裝后的密封效果有著重要影響。

1 問(wèn)題描述

2018年，HXD3、HXD3C型電力機(jī)車開始進(jìn)入C6修檢修周期。某工廠在其C6修輪軸驅(qū)動(dòng)裝置解體后，發(fā)現(xiàn)部分從動(dòng)齒輪轂孔外側(cè)端面及其周圍輻板面處存在不同程度的接磨發(fā)亮痕跡，個(gè)別觸摸可明顯感覺(jué)磨損痕跡，且存在該情況的從動(dòng)齒輪非個(gè)例存在，判定其存在異常接磨故障（如圖1）。

圖1 從動(dòng)齒輪轂孔外側(cè)端面及其周圍輻板面處磨損情況

另外，部分經(jīng)檢修合格無(wú)接磨痕跡的從動(dòng)齒輪在完成輪對(duì)電動(dòng)機(jī)組裝后，通過(guò)手動(dòng)盤轉(zhuǎn)車軸時(shí)，盤轉(zhuǎn)困難，轉(zhuǎn)動(dòng)卡滯，存在間或性的低沉接磨異音，檢查迷宮環(huán)與迷宮蓋間間隙均勻，0.35 mm塞尺可順利通過(guò)，0.70 mm塞尺無(wú)法塞入，齒輪箱裝配組裝符合要求。

為了進(jìn)一步查找問(wèn)題原因，對(duì)其齒輪箱外側(cè)迷宮蓋、密封環(huán)及迷宮環(huán)進(jìn)行了拆解，發(fā)現(xiàn)從動(dòng)齒輪轂孔外側(cè)端面及其周圍輻板面處存在接磨痕跡，同時(shí)密封環(huán)與之相對(duì)應(yīng)部位同樣存在接磨痕跡。密封環(huán)拆除后，手動(dòng)盤轉(zhuǎn)車軸，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，接磨異音消除，進(jìn)一步確定該部位存在異常接磨的故障（如圖2、圖3）。

圖2 從動(dòng)齒輪轂孔外側(cè)輻板面及密封環(huán)內(nèi)側(cè)面接磨情況

圖3 從動(dòng)齒輪轂孔外側(cè)端面及密封環(huán)內(nèi)側(cè)面接磨情況

2 原因分析

從動(dòng)齒輪和迷宮環(huán)分別采用注油壓裝和加熱熱裝方式裝配于車軸軸身處，與車軸屬于過(guò)盈裝配，機(jī)車正常運(yùn)用時(shí)其隨車軸進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。密封環(huán)通過(guò)M6×25螺釘與迷宮蓋連接，迷宮蓋通過(guò)M12×30螺栓與齒輪箱連接，通過(guò)調(diào)整齒輪箱與電動(dòng)機(jī)連接的3顆調(diào)節(jié)螺釘，確保迷宮環(huán)與迷宮蓋間間隙均勻，要求0.35 mm塞尺檢查通過(guò)，0.70 mm塞尺無(wú)法塞入。機(jī)車正常運(yùn)用時(shí)，密封環(huán)相對(duì)保持靜止。齒輪箱、迷宮蓋、密封環(huán)組裝后相對(duì)從動(dòng)齒輪存在運(yùn)動(dòng)間隙，不會(huì)產(chǎn)生干涉接磨的情況。

通過(guò)對(duì)從動(dòng)齒輪輻板面及轂孔端面處的接磨痕跡判斷，其接磨情況為密封環(huán)內(nèi)側(cè)面與從動(dòng)齒輪轂孔外側(cè)端面及其周圍輻板面相互干涉產(chǎn)生的異常接磨（如圖4）。

圖4 齒輪箱裝配外側(cè)異常接磨部位

為了進(jìn)一步查找接磨故障問(wèn)題原因，通過(guò)查閱相關(guān)零部件圖樣，對(duì)其齒輪箱裝配組裝尺寸鏈進(jìn)行了計(jì)算分析（如圖5）。

圖5 齒輪箱裝配組裝尺寸鏈計(jì)算

以從動(dòng)齒輪徑向中心線為標(biāo)準(zhǔn)，兩側(cè)靠近中心線的側(cè)別為內(nèi)側(cè)，兩側(cè)遠(yuǎn)離中心線的側(cè)別為外側(cè)。以齒側(cè)抱軸承外環(huán)外側(cè)端面為基準(zhǔn)。齒側(cè)抱軸承組裝后，其外環(huán)外側(cè)端面與抱軸箱體軸承座外側(cè)端面完全密貼，抱軸承內(nèi)環(huán)內(nèi)側(cè)端面與從動(dòng)齒輪轂孔內(nèi)側(cè)端面完全密貼。故從動(dòng)齒輪轂孔外側(cè)端面距抱軸承外環(huán)外側(cè)端面距離為

故齒輪箱裝配組裝后，密封環(huán)相對(duì)從動(dòng)齒輪存在1.95～2.75 mm的運(yùn)動(dòng)間隙，不會(huì)出現(xiàn)干涉接磨的情況。

為了進(jìn)一步對(duì)問(wèn)題原因進(jìn)行排查分析，對(duì)配件裝車情況進(jìn)行了核實(shí)，其中車軸從動(dòng)齒輪裝配、齒輪箱、密封環(huán)、迷宮蓋為檢修合格品，密封環(huán)為更新新品。結(jié)合各零部件相關(guān)尺寸對(duì)齒輪箱裝配尺寸鏈結(jié)果的影響，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽樣了20個(gè)齒輪箱體、抱軸箱體、車軸從動(dòng)齒輪裝配、迷宮環(huán)、密封環(huán)及迷宮蓋對(duì)其相關(guān)軸向尺寸進(jìn)行了測(cè)量，均符合圖樣要求。但其中發(fā)現(xiàn)個(gè)別密封環(huán)內(nèi)側(cè)面根部圓弧倒角過(guò)大且其密封斜面角度也存在一定偏差（如圖6）。

圖6 密封環(huán)內(nèi)側(cè)面根部圓弧

同時(shí)，在齒輪箱裝配組裝過(guò)程中，要求各安裝面均必須密貼組裝，對(duì)其的相關(guān)組裝尺寸也進(jìn)行了測(cè)量，均符合要求。

通過(guò)上述情況分析，判定造成從動(dòng)齒輪轂孔外側(cè)端面及其周圍輻板面處異常接磨的原因?yàn)槊芊猸h(huán)原始制造加工偏差而引起齒輪箱裝配組裝后的異常接磨。

對(duì)存在加工偏差的密封環(huán)進(jìn)行修復(fù)檢修，重新組裝后，手動(dòng)盤轉(zhuǎn)車軸，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，接磨異音消除，齒輪箱裝配組裝符合要求。

3 工藝改進(jìn)

1）加強(qiáng)對(duì)齒輪箱裝配各零部件相關(guān)尺寸的測(cè)量，特別是對(duì)密封環(huán)相關(guān)尺寸的測(cè)量，對(duì)存在原始加工偏差的密封環(huán)進(jìn)行修復(fù)檢修，應(yīng)符合圖樣要求。

2）對(duì)齒輪箱裝配各安裝面組裝后采用塞尺塞入的方式進(jìn)行密貼檢查，特別注意齒輪箱體與抱軸箱體安裝面間的O形橡膠圈，在組裝時(shí)未入槽而造成兩部件安裝面未密貼的情況。

3）齒輪箱裝配組裝后，要其對(duì)進(jìn)行手動(dòng)盤轉(zhuǎn)檢查，要求轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無(wú)卡滯，無(wú)接磨異音，檢查確認(rèn)合格后方可進(jìn)行輪軸驅(qū)動(dòng)裝置吻合試驗(yàn)。

4）齒輪箱裝配組裝后，增加外側(cè)迷宮蓋與迷宮環(huán)間軸向尺寸的測(cè)量（如圖7）。

圖7 迷宮環(huán)與迷宮蓋間軸向尺寸

綜合以上計(jì)算，齒輪箱裝配組裝后，輪箱外側(cè)迷宮蓋與迷宮環(huán)間軸向距離為1.25～1.95 mm，可以通過(guò)對(duì)該尺寸測(cè)量，參考判定密封環(huán)相對(duì)從動(dòng)齒輪間的間隙，進(jìn)一步確認(rèn)其是否存在干涉接磨。

4 結(jié)語(yǔ)

輪軸驅(qū)動(dòng)裝置是機(jī)車轉(zhuǎn)向架組成的重要部分，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)直接關(guān)系著機(jī)車運(yùn)行的安全，任何零部件非正常的干涉接磨都會(huì)直接對(duì)零部件自身的運(yùn)用壽命和結(jié)構(gòu)造成不可逆的損傷，甚至?xí)?dǎo)致零部件在運(yùn)用過(guò)程中突然失效，造成嚴(yán)重的行車安全事故。對(duì)輪軸驅(qū)動(dòng)裝置組裝質(zhì)量卡控，是保證機(jī)車正常運(yùn)行的關(guān)鍵。針對(duì)齒輪箱裝配非正常的接磨故障問(wèn)題的分析和研究，查找問(wèn)題的根本原因，制定行之有效的措施，可實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪箱裝配質(zhì)量的有效控制，進(jìn)一步保證輪軸驅(qū)動(dòng)裝置組裝質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)機(jī)車的安全運(yùn)用。