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hxd1c机车牵引电动机轴承固死的原因分析

hxd1c车辆主要用于hxd1c车辆的运营，主要用于京广线郴州-江丰地区的货物列车诱导任务。自2009年11月该型机车投入运用以来,牵引电动机故障逐步增加,其中较突出的是牵引电动机轴承固死,2012年共发生5件(见表1)。机车运行时,一旦牵引电动机轴承固死,列车将无法运行,只能请求救援,且HXD1C机车牵引电动机轴承固死的救援工作也是十分困难的,救援时间长、难度大,严重扰乱了京广线上正常的运输秩序。因此预防和减少HXD1C机车牵引电动机轴承故障对于铁路运输安全具有重要意义。

1齿轮传动端润滑

HXD1C机车牵引电动机轴承采用的是德国生产的SKF轴承,传动端使用的是N332EMR/HB3L3BVA841型滚柱轴承,非传动端使用的是BB1-7009BA型深沟球轴承。传动端轴承由齿轮箱油循环润滑,非传动端轴承润滑为MOBILITHSHC220型脂润滑。在轴承的维护保养中,传动端齿轮箱油位必须保持在最低与最高油位刻线之间,每运行20万km换一次油,牵引电动机非传动端轴承在半年检时补充润滑脂量约100g。轴承润滑系统采用无接触迷宫式密封,油气可以从最后一个迷宫环形间隙排出,正常情况下迷宫外表面有时会出现轻微油迹。

2故障滚头菌油质量出现偏差,导致轴承长期健康排放,从而导致承

从HXD1C牵引电动机轴承固死的检查情况看,均是传动端(D端)轴承固死、保持架断、滚柱散落(如图1),而非传动端(N端)轴承良好,轴承的严重损坏往往不是单一的原因引起的,而是多种因素综合作用下形成恶性循环,最终使轴承固死。分析传动端轴承发生故障的原因主要有以下几个方面。

(1)齿轮箱油量偏少,影响轴承散热

HXD1C牵引电动机采用单侧传动,传动端轴承用滚柱作为非定位轴承,承受径向负荷,旋转的齿轮将齿轮油飞溅到电机轴承盖集油沟,再从轴承盖进油口流入润滑轴承,最后通过回油孔流回齿轮箱中。润滑油在相互接触的圆柱滚子与滚道表面形成一层油膜,减少接触表面的摩擦和磨损,同时也能带走轴承内部的大部分摩擦热,起到有效散热的作用。一旦齿轮箱油油量偏少,机车运行时飞溅进入轴承的油量少,影响轴承散热,轴承温度偏高,随着温度的不断上升,磨损加剧,轴承发生快速剥离而固死。严重的会导致轴承内圈位移,滚动体失圆,冲撞生热,最终熔接在一起,过热轴承处于熔化状态尚可运转,一旦冷却后即固死不能再转动。因此机车运行时,如发现轴承严重发热、冒烟时,应维持进站停车,避免停在正线,严重干扰运输秩序。如株洲机务段HXD1C-0584机车正常到站停车时,司机下车检查走行部,发现第2电机齿轮箱冒烟,立即请求救援,救援后40min再次起动机车时,发现故障电机轴承已完全固死无法转动,轮对在钢轨上滑行。

(2)齿轮箱油不合格,金属含量超标

因大小齿轮在啮磨过程中会产生金属碎屑,使齿轮箱油中金属含量升高,而轴承是精密器件,为确保轴承正常工作,按南车株洲电机有限公司提供的润滑油金属元素限值标准,润滑油中金属含量必须控制在表2的限值标准内,单个元素值超过规定值都要及时更换牵引电机。且南车株洲电力机车有限公司出版的《HXD1C转向架使用维护说明书》检修标准要求:新车在15000~30000公里之间齿轮箱油要进行第1次换油,200000km换油,但实际运用中,往往未严格按要求进行换油,一旦齿轮箱油中金属含量严重超标,碎屑随着齿轮箱油的循环进入轴承内,将影响轴承的游隙及油膜的正常建立,导致轴承的滚动表面磨损,引发轴承故障。从现场落修情况看,有些油样化验不合格的齿轮箱油中含有大量铁屑及较大的金属颗粒。

(3)轴承端盖呼吸孔设计不合理

JD160A电机传动端轴承端盖呼吸孔直径较大,达ue78812mm(见图2),直通电机轴承室内部。机车高速运行中,走行部底部的扬尘、沙粒极易从电机轴承端盖的呼吸孔进入轴承室,一些杂质颗粒嵌入保持架、破坏润滑油膜,使滚珠与保持架及杂质产生滑动磨削,一段时间后,滚珠磨损呈哑铃形,滚珠端部应力增加,导致内圈滚道面对应滚珠突出部分和滚珠两端出现大块剥离,轴承内出现不同尺寸的剥离碎块,轴承工作条件进一步变差,剥离加速,逐步扩散至内圈和滚珠滚道面的中部和其他部位,最终使轴承固死。

(4)组装质量

小齿轮的组装以及大小齿轮啮合等每一个环节质量的好坏都相当重要,直接影响到电机轴承的工作条件,组装质量不良也是导致轴承固死的一个重要原因。

目前,HXD1C机车牵引电动机轴承固死原因尚处于探索阶段,除以上主要原因外,结合我国现行铁路线路最小曲线半径、坡道大小及机车运行速