浅析HXD3型电力机车驱动装置高级修检修故障

浅析HXD3型电力机车驱动装置高级修检修故障

高治訸 ,席新辉 ,谭志勇 ,宋家斌

中车大连机车车辆有限公司 辽宁省 116000

摘要：HXD3型电力机车轮对、轮轴驱动装置是由德国VOITH公司设计的，它主要包括：车轴、车轮装配、滚动抱轴箱装配、齿轮箱、主从动齿轮等部分。滚动抱轴箱装配由两组圆锥滚子轴承、迷宫盖、滚动抱轴箱体等组成，滚动抱轴箱具有足够的强度、刚度和抗冲击韧性，具有合理的结构形式。HXD3型机车驱动装置使用YJ85A型逆变器供电的三相鼠笼式异步牵引电机，该牵引电机采用外锥斜齿轮输出。

关键词：HXD3型电力机车；驱动装置；检修故障

1 概述

车轮组装采用注油压装方式将车轮组装到车轴的轮座上；车轮拆卸时通过轮毂上的高压油孔注油退下。从动齿轮注油压装在车轴上，滚动抱轴箱装配在车轮压装前组装到车轴上，并调整好轴承游隙，主动齿轮采用注油压装的方式组装在牵引电机轴上，牵引电机与抱轴箱用螺栓连接，牵引电机带动主动齿轮和从动齿轮将牵引力传递到轮对上。

2 HXD3型机车驱动装置常见故障

2.1 抱轴箱转动僵硬

2.1.1 故障概述

HXD3型机车驱动装置在抱轴箱组装时，驱动轴承和非齿侧迷宫环换新，在非齿侧轴承安装后，使用电子吊秤吊起抱轴箱体，使抱轴箱自由落体重量平衡，然后将抱轴箱游隙调整为0.08～0.15 mm, 保证热装非齿侧迷宫环冷却后抱轴箱游隙符合要求。

在实际装配过程中，即使抱轴箱游隙符合限度要求，仍会在牵引电机组装和驱动装置跑合试验过程中出现抱轴箱转动不灵活现象。

2.1.2 原因分析

驱动轴承结构为圆锥滚子轴承，在轴承热装后，使用抱轴箱游隙调整工装对抱轴箱游隙调整时，若压入量较大，则会导致抱轴箱游隙较小，使其与圆锥滚子轴承间隙减小，轴承滚子在保持架间无法自由滚动，从而影响抱轴箱的灵活转动。

驱动轴承内圈与车轴抱轴承安装座为过盈配合，驱动轴承采用加热方式组装。当车轴抱轴承安装座存在高点或者装配润滑脂涂抹不均匀时，加热驱动轴承内圈可能会导致与车轴发生点灼，使车轴与驱动轴承的圆柱面接触变为局部点接触，导致驱动轴承承受的载荷分配不均匀，从而影响抱轴箱的转动。

非齿侧迷宫环与迷宫盖存在装配槽，若迷宫盖槽内出现高点，则迷宫环与迷宫盖产生接触摩擦，影响抱轴箱的转动。

2.1.3 解决措施

齿侧驱动轴承组装完成后，将抱轴箱体向下组装在车轴上，在抱轴箱大端螺纹孔均匀安装3个M16螺钉将抱轴箱向上顶起，同时将2个百分表对称安装在从动齿轮齿廓面，调整表针打在抱轴箱齿侧安装面的外侧。用扳手调节3个螺钉，预留间隙为0.5～0.2 mm, 同时转动抱轴箱体，保证2个百分表读数变化相同，从而为非齿端轴承内圈的安装预留空间。

在驱动轴承组装前，外观检查轴承外环，确认无磕碰、高点和锈蚀，并擦拭干净轴承外环防锈油。组装前，在齿端驱动轴承内环和外环表面均匀涂抹46#液压油，在非齿端驱动轴承内环处表面均匀涂抹装配润滑脂。

外观检查迷宫盖，确认无磕碰、划痕等缺陷，用毛巾和无水乙醇擦净迷宫盖表面和凹槽，以擦净后毛巾无残屑为准，在迷宫盖表面用尼龙滚子涂抹密封剂LT518,然后将迷宫盖安装到抱轴箱小端面上，对准抱轴箱螺纹孔。

2.2 驱动装置跑合试验异音

2.2.1 故障概述

驱动装置在跑合试验时出现齿轮箱内部有异音，驱动轴承处也出现声音较大的情况。

2.2.2 原因分析

主动齿轮和从动齿轮的啮合通过齿轮的渐开线沿切线方向传递，因此主动齿轮和从动齿轮始终保持点接触的方式，以滚动兼滑动的方式完成啮合及力的传递。当主动齿轮和从动齿轮存在高点时，啮合时碾压高点，形成碎屑残留到其他齿轮面，从而形成更多的小高点，破坏齿轮的啮合过程，导致齿轮箱异音。

齿轮箱上3个调整螺钉对齿轮箱的组装质量影响较大，因此在组装调整螺钉时，要保证电机上调整螺钉的安装面平整无高点，筋板座上的高点导致螺钉自身位置偏移无法起到调整作用，引起齿侧迷宫盖与从动齿轮外侧发生偏磨，导致驱动装置跑合异音，摩擦碎屑也会引起驱动轴承的温升异常。

2.2.3 解决措施

主动齿轮和从动齿轮组装时用砂纸打磨齿面高点，用酒精擦拭主、从动齿轮。

用叉扳手调节3个调整螺钉，保证调整螺钉与电机紧靠，同时确保0.35 mm塞尺能顺利塞进迷宫环与迷宫盖间隙旋转一周，且0.70 mm塞尺均匀四点检查其间隙，塞尺不得塞入。调整完迷宫间隙后用15 N·m的力矩把紧间隙相对较大位置的调整螺钉，其余2个调整螺钉用10 N·m的力矩把紧，然后再用10 N·m的力矩检验前2个调整螺钉，调整螺钉不许转动。如果调整螺钉转动，则松开3个调整螺钉，并再次按上述步骤执行，确认迷宫间隙符合要求且调整螺钉与电机贴靠。

2.3 驱动装置跑合试验电机振动值高

2.3.1 故障概述

在HXD3型机车驱动装置高级修检修时，组装完成后进行跑合试验，试验过程中容易出现牵引电机振动值(≤8.5 mm/s)反复超高故障。

2.3.2 故障原因分析及处理

(1)驱动装置支撑和牵引电机检查。

因驱动装置跑合试验时需要使用支撑工装将驱动装置固定在台位上，并且将电机支撑工装与电机支撑座用螺栓把紧。因此首先检查电机支撑与工装支撑面是否有效接触，连接螺栓是否把紧，有无松动现象。

(2)检查牵引电机合格证及履历。

牵引电机会因出厂时间距组装时间较长出现故障，从而导致振动值偏高。

(3)检查齿轮箱侧迷宫环与迷宫盖之间间隙。

用0.45 mm的塞尺沿圆周方向均匀检查4点，保证塞尺能正常塞入，同时再用0.40 mm的塞尺沿圆周方向检查一圈，保证塞尺能贯通。

若检查结果满足工艺要求，则可以排除因齿轮箱组装和迷宫环结膜致使主、从动齿轮接触不良，导致电机振动值超高。若检查结果不符合工艺要求时，用叉扳手调节齿轮箱与电机连接的3个调整螺钉，保证调整螺钉与电机紧靠，同时确保0.45 mm塞尺能顺利塞入迷宫环与迷宫盖圆周方向均匀4点，同时再用0.40 mm的塞尺沿圆周方向检查一圈，须保证塞尺能贯通。然后再把紧调整螺钉。

(4)初步判断跑合试验台系统故障。

使用手持测振仪，将测振仪放置在振动传感器测量位置，因电机振动值是瞬间振动测量值，需用力按压测振仪保持至少5 min, 检测测振仪的测量数据是否与跑合试验台的测量数据相符。若测振仪的瞬间振动值与跑合试验台测量值基本相同，则可以排除跑合试验台系统故障。

(5)检查主从动齿轮啮合间隙。

将齿轮箱解体后，用油石对主动齿轮和从动齿轮进行打磨处理，确保齿轮接触面无高点存在。用百分表检测齿轮啮合间隙，若啮合间隙在0.16～1 mm范围内，则可以排除主、从动齿轮组装故障问题。

(6)检查振动测量传感器。

HXD3型电力机车有部分牵引电机有漏磁现象，当跑合试验过程中出现振动值高时，如果排除其他故障后仍然测量值偏高，首先检查振动传感器是否在计量有效期内，然后在传感器底部与电机之间增加一个铁质垫块，并且在传感器上加装一个抗磁干扰装置，起测量数据的稳定和可靠的作用。

以上故障排除后，当振动值偏高时，需要对驱动装置进行至少24 h持续跑合试验，使驱动轴承磨合顺畅、主从动齿轮接触及传动更加稳定、牵引电机运转平稳后，跑合试验才能达到工艺要求。

3 总结

HXD3型电力机车轮对、轮轴驱动装置是机车行驶安全的重要保障，驱动装置在试验中会遇到各种各样的问题，在检修过程中只要保证抱轴箱游隙0.10～0.20 mm、齿轮啮合间隙0.16～1 mm和跑合试验温度值和振动值等符合检修规程要求，驱动装置油脂加注符合设计要求，驱动装置检修质量就可以得到保障。

参考文献

[1] HX_D3型电力机车电机轴断裂故障分析[J]. 宁友波.铁道机车与动车,2015(08)

[2] HX_D3型电力机车自动过分相后主断路器自动闭合故障的分析与处理[J]. 王成.铁道机车与动车,2017(02)

[3] HX_D3型电力机车蓄电池充电空气断路器故障原因分析及对策[J]. 张鸿钧.铁道机车车辆,2013(06)