某型城际动车组齿轮箱组装异常情况分析及组装工艺优化

某型城际动车组齿轮箱组装异常情况分析及组装工艺优化

周勇 余佳 李凯 许建平

中车株洲电力机车有限公司

摘要：本文主要介绍了某城际动车组齿轮箱的结构特点及组装工艺，同时对装配质量的关键点进行深入分析和对异常情况整理归纳，并提出保证齿轮箱组装质量的工艺方法及建议。

关键词：齿轮箱、异常分析、组装工艺、密封、轴承装配

0  引言

齿轮箱是通过齿轮啮合实现动力传递、减速增扭的最可靠传动装置，广泛应用于轨道交通、汽车车辆、工程机械等工业领域。研究制订合理的组装工艺、采用合理高效的装配方法，对提高齿轮箱产品质量及符合设计寿命有着极为重要的意义。

本文就公司城际动车组齿轮箱产品结构特点，结合实践经验，整理齿轮箱组装、运用过程的异常状况，并提出保证齿轮箱组装质量的工艺方法和建议。

1  齿轮箱结构简介

公司城际动车组齿轮箱采用传动效率较高的一级圆柱斜齿轮传动，结构简单、性能可靠。齿轮箱在牵引电机和车轴间起减速器作用，通过联轴器将牵引电机输出的转矩及转速传递给车轴，经齿轮箱内部齿轮啮合实现减速增扭，从而达到车辆需要的输出动力及车速。

齿轮箱主要由输入轴、输出轴、齿轮箱体、齿轮、轴承组件、润滑系统、密封结构及齿轮箱附件八部分组成

齿轮箱体采用剖分式结构，分箱面通过车轴中心线，合箱面安装螺栓呈对称分布，合箱螺栓从上往下将上下箱体联接。小齿轮轴通过1个四点角接触球轴承和2个圆柱滚子轴承回转支撑，安装在上箱体，从动齿轮通过2个圆锥滚子轴承面对面安装回转支撑。

齿轮箱采用飞溅润滑方式，齿轮和轴承采用相同的润滑油，箱体底部储存齿轮油，箱体内壁设置集油槽、进油孔及回油孔，轴承座上设置进油孔及回油孔。齿轮箱运用时，从动齿轮运动搅油，飞溅润滑啮合的齿轮，同时飞溅的润滑油通过箱体集油槽、进油孔及轴承座上进油孔流入轴承内部，对轴承进行润滑。齿轮油在对轴承齿轮箱润滑的同时，也带走滚动产生的部分热量及磨损杂物，对回转接触面进行表面降温及清理，通过回油孔流回箱体底部，进行循环工作，杂物会逐渐集聚在箱体底部并被磁性螺堵吸附集聚。

该型齿轮箱主要采用O型圈密封、密封胶密封和迷宫密封三种密封结构，具体见表1。各固定部位外端盖-齿轮箱体、外端盖-轴承座、轴承座-齿轮箱体、箱体合口面之间为静密封，采用涂抹密封胶或O型圈进行密封；齿轮箱输入轴、输出轴等回转贯通部位均为动密封，采用迷宫结构密封。

表 1该型齿轮箱密封结构

2  齿轮箱组装及运用异常情况分析及工艺控制

齿轮箱组成部件复杂，组装工艺也丰富多样，涵盖热装、冷缩、压装、涂胶、螺栓连接、游隙测量等工艺。在齿轮箱组装过程及运用中，出现了各种异常，对异常情况进行梳理分析，并制定合理的工艺优化控制措施。

2.1齿轮箱组装及运行异常情况及原因分析

城际动车组齿轮箱在实际组装作业及运用过程主要异常状况如下：

2.1.1 小齿轮轴部装异音

在小齿轮轴部件组装完成后，用手转动小齿轮轴时存在卡滞异音，通过拆解现场出现的卡滞、异音齿轮箱分析，造成该异常的可能原因为：①轴承来料滚子或滚道上存在损伤；②轴承装配过程中滚子与滚道间存在异物；③作业人员未按要求使用轴承压模进行轴承压装；④滚子在保持架上处于松动状态，存在轴向和径向活动量，由于自重，滚子有一定的倾斜量，组装时，未导向好导致滚子与滚道划伤。其中，第④点为主要原因。

2.1.2 齿轮箱温升异常

在齿轮箱跑合试验过程中，齿轮箱温升存在异常现象。通过拆解温升异常齿轮箱分析，造成该异常的主要可能原因为：①小齿轮轴组装后两侧圆柱滚子轴承同轴度较差；②圆柱滚子轴承存在装配损伤；③动密封处存在接磨；④圆锥滚子轴承游隙测量偏小。

2.1.3 齿轮箱异常振动

在跑合试验中，振动值偏高，在运用过程中箱体异常抖动。通过拆解振动异常的齿轮箱分析，造成该异常的主要可能原因为：①从动轴圆锥滚子轴承游隙测量偏大；②从动轴圆锥滚子轴承内圈与从动齿轮端面未紧贴，存在间隙，轴承内圈热套后存在偏斜。

2.1.4 齿轮箱渗漏

在跑合试验及实际运用过程中，存在齿轮箱箱体合口面、齿轮箱外端盖结合面处、输入轴端盖结合处漏油，迷宫环与外端盖的间隙大发生渗漏等现象。

经拆解分析主要为3类原因。①静密封O型密封圈安装失效；②动密封间隙过大；③油路不通畅。

2.2齿轮箱组装工艺优化

针对上述齿轮箱组装及运用异常情况，分析齿轮箱组装工艺，针对性的进行齿轮箱组装工艺优化及控制。

2.2.1 小齿轮轴部装异音优化

针对小齿轮轴部装后转动卡滞、异音异常，从异音原因制定工艺优化控制措施：

（1）来料检查：组装前，检查小齿轮轴轴承安装面尺寸、轴承内、外圈尺寸，检查轴承内外圈、滚子、滚道有无异常，确保组装前配件合格。

（2）配件清洗：组装前对齿轮箱、齿轮、轴承、轴承座等配件使用清洗剂进行清洗，保证配件无杂质、油污、灰尘。

（3）轴承压装：轴承外圈组装时使用轴承压模工装进行组装，保证轴承外圈组装到位；轴承内圈热套组装后，待轴承冷却后使用0.02mm塞尺检查轴承内圈与主动隔环端面、齿轮定位面间隙，保证轴承内圈与主动隔环端面、齿轮定位面紧密贴合。

（4）轴承装配过程中应避免轴承滚子与滚道划伤，并保证轴承游隙。该型齿轮箱小齿轮轴圆柱滚子轴承增加轴承滚子固定辅助支撑工装（见图2所示），避免轴承滚子晃动，继而实现更好的安装导向。通过测量小齿轮轴轴承游隙来识别装配质量，但不能对游隙进行调整，轴承游隙可以保证轴承在回转支承过程中灵活无卡滞，且可以形成润滑油膜，保证轴承使用寿命。

图 2圆柱滚子轴承安装示意图

2.2.2 齿轮箱温升异常控制优化

针对齿轮箱温升异常，从温升异常原因制定工艺优化控制措施：

（1）组装作业前对来料配件检查，确保各零部件合格。对来料配件进行关键几何尺寸、孔道检查，确保零部件合格。组装前检查零部件的油路孔道通畅且无加工残留，避免齿轮箱油路堵塞、回油不通畅，保证动密封间隙。在组装过程中，对各零部件组装后形成的油路加以检查，进一步保证油路通畅。

（2）轴承装配按2.2.1第（4）点轴承装配优化执行，保证轴承装配过程中轴承无损伤。

（3）动密封配件在组装前检查迷宫尺寸及定位尺寸，保证组装后动密封迷宫间隙控制在设计要求范围内，并在组装后转动车轴、小齿轮轴或齿轮箱，保证动密封无接磨情况。

（4）从动齿轮侧轴承游隙须通过配制调整垫进行保证，在进行游隙测量过程中，通过提升车轴和打百分表进行游隙测量。该过程须将齿轮箱固定在基座上，并充分转动车轴使轴承滚子均匀排布，避免箱体晃动、偏斜和轴承滚子未归位导致游隙测量偏差；并通过多次更换调整垫测量游隙，保证游隙变化符合调整垫尺寸变化，做到轴承游隙精准测量；在空转试验后对轴承游隙进行复测，确保轴承游隙满足设计要求。

2.2.3 齿轮箱异常振动工艺优化控制

①从动轴圆锥滚子轴承游隙测量偏大；②从动轴圆锥滚子轴承内圈与从动齿轮端面未紧贴，存在间隙，轴承内圈热套后存在偏斜。

（1）轴承游隙测量按2.2.2第（4）条控制，保证轴承游隙满足要求。

（2）从动轴两侧圆锥滚子轴承内圈热套后需在压力机进行保压，保证圆锥滚子轴承内圈与从动齿轮端面紧贴，使用0.02mm塞尺检查轴承内圈与从动齿轮端面无间隙。

（3）采用热装、冷缩及压装等方式进行组装，组装完成后应依据设计图纸检查定位尺寸或贴合间隙，避免因组装不到位导致轴承载荷分布不均匀或齿轮啮合未在规定区域，导致轴承早期失效或影响齿轮使用寿命。

2.2.4 齿轮箱渗漏问题组装工艺优化控制

（1）组装前检查零部件的油路孔道通畅且无加工残留，避免齿轮箱油路堵塞、回油不通畅。

（2）在安装面进行密封胶涂抹时须保证密封胶连续均匀，并远离油孔，合理控制密封胶量，避免密封胶挤入进油孔或回油孔，保证油路通畅。

（3）O型圈装配过程适当使用胶粘，避免O型圈松动导致变形、切断，装配O型圈的配件须去毛刺，避免刮伤O型圈。

（4）对于剖分式结构齿轮箱，合箱时保证齿轮箱箱体起吊平稳、上下箱体合箱面平齐、箱体与轴承座端面预留约2mm间隙，便于合箱过程观察静密封质量，避免合箱时O型圈压到合箱面或安装平面。

（5）齿轮箱产品组装后，须静置8小时以上再进行跑合试验，保证密封胶固化。

（6）螺栓连接紧固：齿轮箱各螺栓严格按照规定力矩及拧紧顺序进行分步紧固作业。齿轮箱螺栓数量众多，采用每紧固一颗螺栓进行打点的方式避免遗漏，同时紧固完成后进行复扭检查。

3  结语

齿轮箱组装工艺是保证齿轮箱产品质量及符合设计寿命的主要方式之一，识别工艺质量控制关键因素并制定预防处置措施，细化并固化组装工艺，对于进一步保证齿轮箱组装质量具有重要意义。