直流機車齒輪箱漏油原因分析及預防措施研究
2020-11-14作者：孫立、任虎、王超朋
一、齒輪箱概況
齒輪箱是機車傳動裝置的重要組成部件，其保護傳動端大小齒輪不被塵土、砂石等侵蝕，同時起到對大小齒輪潤滑的作用，其質量直接影響機車運行安全。隨著機車運用率的提升，齒輪箱出現了諸多漏油故障，如因振動引發(fā)的裂損漏油故障在逐年攀升，以及因齒輪箱領圈處材料磨損造成的漏油故障也在增加，年故障率高達800余件。因此如何降低齒輪箱滲漏油故障，是當前急需解決的問題。
二、齒輪箱結構及原理介紹
SS4B型電力機車齒輪箱主要采用加強型齒輪箱，其分為上箱和下箱兩部分，均為低碳鋼焊接結構。齒輪箱設計有油位觀察鏡，呼吸孔，注油孔，回油槽等，其輪對側領圈采用毛氈條耐磨材料，電機側領圈材料采用橡膠材質。合箱后達到密封的狀態(tài)，機車在運行中，齒輪箱因設有呼吸孔，齒輪箱內外大氣壓處于平衡狀態(tài)，從而減少漏油的現象發(fā)生。三、齒輪箱漏油情況統(tǒng)計
根據機車運行，齒輪箱漏油情況統(tǒng)計。齒輪箱漏油問題提票875件其中機輛426件，聯運單位498件。
數據分析自2019年01月至2020年02月在線運用直流機車齒輪箱漏油數據對比圖如下：
齒輪箱是機車傳動裝置的重要組成部件，其保護傳動端大小齒輪不被塵土、砂石等侵蝕，同時起到對大小齒輪潤滑的作用，其質量直接影響機車運行安全。隨著機車運用率的提升，齒輪箱出現了諸多漏油故障，如因振動引發(fā)的裂損漏油故障在逐年攀升，以及因齒輪箱領圈處材料磨損造成的漏油故障也在增加，年故障率高達800余件。因此如何降低齒輪箱滲漏油故障，是當前急需解決的問題。
二、齒輪箱結構及原理介紹
SS4B型電力機車齒輪箱主要采用加強型齒輪箱，其分為上箱和下箱兩部分，均為低碳鋼焊接結構。齒輪箱設計有油位觀察鏡，呼吸孔，注油孔，回油槽等，其輪對側領圈采用毛氈條耐磨材料，電機側領圈材料采用橡膠材質。合箱后達到密封的狀態(tài)，機車在運行中，齒輪箱因設有呼吸孔，齒輪箱內外大氣壓處于平衡狀態(tài)，從而減少漏油的現象發(fā)生。三、齒輪箱漏油情況統(tǒng)計
根據機車運行，齒輪箱漏油情況統(tǒng)計。齒輪箱漏油問題提票875件其中機輛426件，聯運單位498件。
數據分析自2019年01月至2020年02月在線運用直流機車齒輪箱漏油數據對比圖如下：
根據數據顯示分析，六七月份漏油故障較多，且漏油較嚴重，進行開箱整修處理較多。其中聯運直流機車齒輪箱漏油故障在2019年12月份達到最高，122件。
四、齒輪箱漏油原因分析及預防措施
齒輪箱滲漏油現象分為滲油和漏油。滲油是一種非故障現象，一般表現為在密封處有少量潤滑油滲出，有油跡但不下滴；漏油是一種故障現象，一般有潤滑油形成油滴，直接以液體形式漏到車外。
通過齒輪箱常見漏油位置跟蹤，了解漏油現象，從組裝工藝的角度出發(fā)，對齒輪箱組裝工藝進行細化分析，明確各項點對組裝質量的影響，從細節(jié)處解決齒輪箱漏油的現象。
1、齒輪箱裂損導致的漏油故障。
原因分析：齒輪箱在機車運行中因受力不均易導致振動裂損，從而引發(fā)漏油。
預防措施：加強齒輪箱組裝工藝要求，上下箱距離輪對側距離差不大于5mm，并使其組裝后處于自由狀態(tài)，嚴格卡控齒輪箱與電機側連接位置的標準，在其組裝間隙處加合適的調整墊，使之無縫隙后再緊固連接螺栓。從而達到預防齒輪箱裂損的目的。
裝配工藝細化齒輪箱裝配緊固時，因齒輪箱為螺栓硬鏈接，對六孔位及上下箱螺栓緊固順序及扭力值要求嚴格，連接示意圖見圖a圖b。
四、齒輪箱漏油原因分析及預防措施
齒輪箱滲漏油現象分為滲油和漏油。滲油是一種非故障現象，一般表現為在密封處有少量潤滑油滲出，有油跡但不下滴；漏油是一種故障現象，一般有潤滑油形成油滴，直接以液體形式漏到車外。
通過齒輪箱常見漏油位置跟蹤，了解漏油現象，從組裝工藝的角度出發(fā)，對齒輪箱組裝工藝進行細化分析，明確各項點對組裝質量的影響，從細節(jié)處解決齒輪箱漏油的現象。
1、齒輪箱裂損導致的漏油故障。
原因分析：齒輪箱在機車運行中因受力不均易導致振動裂損，從而引發(fā)漏油。
預防措施：加強齒輪箱組裝工藝要求，上下箱距離輪對側距離差不大于5mm，并使其組裝后處于自由狀態(tài)，嚴格卡控齒輪箱與電機側連接位置的標準，在其組裝間隙處加合適的調整墊，使之無縫隙后再緊固連接螺栓。從而達到預防齒輪箱裂損的目的。
裝配工藝細化齒輪箱裝配緊固時，因齒輪箱為螺栓硬鏈接，對六孔位及上下箱螺栓緊固順序及扭力值要求嚴格，連接示意圖見圖a圖b。
2、齒輪箱抱軸箱領圈處滲漏油（圖1）。
原因分析：齒輪箱抱軸箱領圈處漏油，即俗稱的大領圈處漏油，經對漏油齒輪箱拆解觀察統(tǒng)計分析，此處漏油原因主要有兩點：一是結合面密封膠失效，在機車運行時，齒輪箱密封膠脫落，導致漏油；二是膠板碎裂，碎裂處出現縫隙，導致漏油。
材料問題橡膠件材質不合格出現裂紋現象如下圖2：
材料問題橡膠件材質不合格出現裂紋現象如下圖2：
圖2
預防措施：抱軸領圈安裝工藝細化，抱軸箱領圈安裝時，首先保證使用的領圈滿足產品質量要求。組裝前對齒輪箱合口面擋油槽進行清潔，大領圈處用細銼刀砂紙打磨掉毛刺及銳邊，以防止合箱時給橡膠板造成損傷；檢查領圈，確保其無裂紋及異常磨耗，并且領圈韌性良好。將抱軸箱領圈、橡膠板清潔干凈在膠板內側面涂上條狀587樂泰密封膠，安裝在抱軸箱領圈位置上，在膠板坡口處用502膠水粘貼牢固。
3、齒輪箱電機領圈處滲漏油（見圖3）。
3、齒輪箱電機領圈處滲漏油（見圖3）。
圖3
原因分析：齒輪箱電機領圈處漏油，即俗稱小領圈處漏油，主要原因分為兩類，一類是密封環(huán)從安裝槽中脫離，失去密封效果，另一類是密封槽存在毛邊棱角在運行中撞擊等作用導致密封領圈損壞、失去密封效果。
防范措施：齒輪箱電機領圈處安裝工藝細化，選用質量合格的電機領圈，組裝前打磨密封槽存在的毛邊棱角，清潔密封槽，在上下箱合口時，注意領圈狀態(tài)，確保領圈在密封槽內鑲嵌良好。
4、齒輪箱大齒輪輪轂結合處滲漏油（即毛氈條處漏油，見圖4）。
防范措施：齒輪箱電機領圈處安裝工藝細化，選用質量合格的電機領圈，組裝前打磨密封槽存在的毛邊棱角，清潔密封槽，在上下箱合口時，注意領圈狀態(tài)，確保領圈在密封槽內鑲嵌良好。
4、齒輪箱大齒輪輪轂結合處滲漏油（即毛氈條處漏油，見圖4）。
圖4
原因分析：齒輪箱大齒輪轂結合處漏油主要原因是膠氈條膠面斷裂，在機車運行時，碎裂膠氈條脫落進入齒輪箱內，失去密封效果導致漏油。另外，膠氈條外形不匹配，存在一高一低現象，也會導致齒輪箱大齒輪轂結合處漏油。
解決措施：對齒輪箱組裝工藝細化是解決機車齒輪箱漏油故障的根本措施。膠氈條安裝工藝細化，檢查膠氈條膠質，確保其表面無磨損、斷裂和凹坑，膠氈條厚度均勻，彎折膠氈條膠面無明顯變硬現象。安裝前必須對膠氈條進行選配和修整膠氈條安裝后凸出領圈的高度須均勻一致，膠氈條與從動齒輪油封處配合密封，因此需保證從動齒輪油封處無異常磨耗膠氈條安裝時凸出量約2.5-3.5mm，用小鐵釘通過固定孔并將穿出部分折彎固定，膠氈條兩端留2mm余量。如果余量過大，在上下箱安裝施加壓力時，上下箱擠壓會造成領圈凸起，無法與齒輪箱緊密結合造成漏油；如果余量過小，在上下箱安裝施加壓力時，上下箱擠壓會造成膠氈條收縮，在領圈結合處出現缺口，造成漏油。
5、齒輪箱上下箱合口處滲漏油。
齒輪箱打膠工藝細化，將齒輪箱內部清潔干凈，再將上下箱體進行清潔，不得有異物和油污。在齒輪箱上箱合口及領圈部位均勻涂裝587樂泰密封膠，涂膠要均勻連續(xù)不能又斷點，且不能過量涂抹，多余處膠應刮抹干凈，外領圈槽口處均勻涂膠≥2.5mm，其他拐角處涂抹少許膠進行加強和補充密封。
齒輪箱密封膠涂抹量須嚴格控制，若齒輪箱密封膠涂抹過量，安裝時會造成密封膠竄到齒輪箱內，堵塞回油孔，加重齒輪箱漏油；若齒輪箱涂抹太少，裝配時則會因擠壓導致膠條無法覆蓋齒輪箱合口面，造成裝配面密封不良；若密封膠涂抹不均勻，裝配時則會因擠壓導致膠條出現斷續(xù)活氣孔，無法實現裝配面密封。齒輪箱合口面有異物和油污，會導致膠的粘合位置與齒輪箱配合面出現間隙，導致密封不良。齒輪箱涂膠不規(guī)范及合口面不清潔均會造成滲漏油現象。由于齒輪箱抱軸箱領圈配合位置為抱軸箱體φ436處，在檢修時需保證抱軸箱體配合尺寸。若果配合尺寸不夠，靠涂抹密封膠的方式進行間隙填充，機車運行時在振動的作用下，會導致膠的密封失效，造成滲漏油現象。
6、抱軸箱泄油孔漏油
抱軸箱泄油孔漏油易誤判為齒輪箱抱軸領圈處漏油，經檢修經驗，因抱軸箱泄油孔漏油導致開箱的情況，開箱后齒輪箱狀態(tài)良好。應追蹤檢查研究抱軸箱泄油原因，解決抱軸箱漏油問題，從而減少齒輪箱漏油的誤判。
7、齒輪箱箱體出廠時有砂眼缺陷導致漏油。
原因分析：齒輪箱是結構鑄鋼焊接件，有時會存在原始砂眼等缺陷，在運行中缺陷處漏油。齒輪箱原始缺陷在組裝過程中不易發(fā)現，屬于不可控因素。據檢修經驗，出現過兩次由于原始砂眼缺陷齒輪箱漏油問題。
六、結語
綜上所述，因組裝工藝造成的漏油起決定性作用，因此應加強組裝工藝，同時加強檢修作業(yè)人員的培訓，確保軸箱質量。
裝配時，前后各使用兩條螺栓與定位銷將齒輪箱上箱與下箱連接固定，下箱安裝時注意外領圈回避輪對擋油環(huán)。在此過程中應保證齒輪箱正常入位，避免錯位引起齒輪箱漏油。將箱體與電機齒輪箱座連接螺栓預緊，將箱體緊固螺栓全部擰緊到扭力值，松開箱體與電機、齒輪箱座連接螺栓，檢查六孔位間隙，對間隙較大的，適當加墊調整處理，間隙最多不超過4mm。緊固下箱底部的六角螺栓M30×110，箱體與機座間隙加滿調整墊，保證箱體與機座無間隙。
在螺栓緊固時，應保證螺栓緊固順序，以免螺栓緊固不當造成的齒輪箱偏斜。在緊固上下箱體后，檢測齒輪箱與輪箍內側的平行度，歪斜時應在齒輪箱及電機安裝處添加調整墊，避免齒輪箱在外力不均的情況下發(fā)生變形偏移，影響大小領圈處安裝質量導致漏油現象。
組裝后實驗檢查為檢測齒輪箱組裝質量，應在轉向架組裝前進行驅動裝置空轉磨合試驗。將完成組裝的驅動裝置吊裝于試驗臺上進行正反轉各15分鐘的磨合試驗，停機后檢查齒輪箱領圈及合口面等部位有無漏油現象。
解決措施：對齒輪箱組裝工藝細化是解決機車齒輪箱漏油故障的根本措施。膠氈條安裝工藝細化，檢查膠氈條膠質，確保其表面無磨損、斷裂和凹坑，膠氈條厚度均勻，彎折膠氈條膠面無明顯變硬現象。安裝前必須對膠氈條進行選配和修整膠氈條安裝后凸出領圈的高度須均勻一致，膠氈條與從動齒輪油封處配合密封，因此需保證從動齒輪油封處無異常磨耗膠氈條安裝時凸出量約2.5-3.5mm，用小鐵釘通過固定孔并將穿出部分折彎固定，膠氈條兩端留2mm余量。如果余量過大，在上下箱安裝施加壓力時，上下箱擠壓會造成領圈凸起，無法與齒輪箱緊密結合造成漏油；如果余量過小，在上下箱安裝施加壓力時，上下箱擠壓會造成膠氈條收縮，在領圈結合處出現缺口，造成漏油。
5、齒輪箱上下箱合口處滲漏油。
齒輪箱打膠工藝細化，將齒輪箱內部清潔干凈，再將上下箱體進行清潔，不得有異物和油污。在齒輪箱上箱合口及領圈部位均勻涂裝587樂泰密封膠，涂膠要均勻連續(xù)不能又斷點，且不能過量涂抹，多余處膠應刮抹干凈，外領圈槽口處均勻涂膠≥2.5mm，其他拐角處涂抹少許膠進行加強和補充密封。
齒輪箱密封膠涂抹量須嚴格控制，若齒輪箱密封膠涂抹過量，安裝時會造成密封膠竄到齒輪箱內，堵塞回油孔，加重齒輪箱漏油；若齒輪箱涂抹太少，裝配時則會因擠壓導致膠條無法覆蓋齒輪箱合口面，造成裝配面密封不良；若密封膠涂抹不均勻，裝配時則會因擠壓導致膠條出現斷續(xù)活氣孔，無法實現裝配面密封。齒輪箱合口面有異物和油污，會導致膠的粘合位置與齒輪箱配合面出現間隙，導致密封不良。齒輪箱涂膠不規(guī)范及合口面不清潔均會造成滲漏油現象。由于齒輪箱抱軸箱領圈配合位置為抱軸箱體φ436處，在檢修時需保證抱軸箱體配合尺寸。若果配合尺寸不夠，靠涂抹密封膠的方式進行間隙填充，機車運行時在振動的作用下，會導致膠的密封失效，造成滲漏油現象。
6、抱軸箱泄油孔漏油
抱軸箱泄油孔漏油易誤判為齒輪箱抱軸領圈處漏油，經檢修經驗，因抱軸箱泄油孔漏油導致開箱的情況，開箱后齒輪箱狀態(tài)良好。應追蹤檢查研究抱軸箱泄油原因，解決抱軸箱漏油問題，從而減少齒輪箱漏油的誤判。
7、齒輪箱箱體出廠時有砂眼缺陷導致漏油。
原因分析：齒輪箱是結構鑄鋼焊接件，有時會存在原始砂眼等缺陷，在運行中缺陷處漏油。齒輪箱原始缺陷在組裝過程中不易發(fā)現，屬于不可控因素。據檢修經驗，出現過兩次由于原始砂眼缺陷齒輪箱漏油問題。
六、結語
綜上所述，因組裝工藝造成的漏油起決定性作用，因此應加強組裝工藝，同時加強檢修作業(yè)人員的培訓，確保軸箱質量。
裝配時，前后各使用兩條螺栓與定位銷將齒輪箱上箱與下箱連接固定，下箱安裝時注意外領圈回避輪對擋油環(huán)。在此過程中應保證齒輪箱正常入位，避免錯位引起齒輪箱漏油。將箱體與電機齒輪箱座連接螺栓預緊，將箱體緊固螺栓全部擰緊到扭力值，松開箱體與電機、齒輪箱座連接螺栓，檢查六孔位間隙，對間隙較大的，適當加墊調整處理，間隙最多不超過4mm。緊固下箱底部的六角螺栓M30×110，箱體與機座間隙加滿調整墊，保證箱體與機座無間隙。
在螺栓緊固時，應保證螺栓緊固順序，以免螺栓緊固不當造成的齒輪箱偏斜。在緊固上下箱體后，檢測齒輪箱與輪箍內側的平行度，歪斜時應在齒輪箱及電機安裝處添加調整墊，避免齒輪箱在外力不均的情況下發(fā)生變形偏移，影響大小領圈處安裝質量導致漏油現象。
組裝后實驗檢查為檢測齒輪箱組裝質量，應在轉向架組裝前進行驅動裝置空轉磨合試驗。將完成組裝的驅動裝置吊裝于試驗臺上進行正反轉各15分鐘的磨合試驗，停機后檢查齒輪箱領圈及合口面等部位有無漏油現象。
（來源：公眾號“青年登高”）