电力机车轴箱装配温升异常原因分析及改进

电力机车轴箱装配温升异常原因分析及改进

周伟

中车大连机车车辆有限公司       辽宁大连      116022

摘要：某型电力机车在全线试运行中，发现5位轮对左轮轴箱的装配温度有显著的不正常现象，与其他轮轴比较，有较大幅度的升高，并伴有间隙和刺耳的声音，箱体的装配不符合标准，有一定的质量和安全风险。为解决该电力机车轴箱在装配时出现的非正常温度问题，通过对整机的装配进行了全面的剖析，找到了问题的根源，提出了解决方案，从而保障了轴箱的装配和质量，确保了机车行走部件的使用安全性。

关键词：电力机车；走行部；转向架；轴箱装配；温升异常

轴箱是牵引系统中的一个关键组成部分，它装配于轮轴端部的外颈上，是实现机车与轨道之间的线性移动。通过轮对把机车的质量通过车轮对传送到轨道上，同时把牵引和刹车等力传送到转向架，该系统也是一种可移动的接头，对提升机车行驶的平稳性起着关键作用。

1.电力机车轴箱装配温升异常原因分析

根据这台机组组装拆卸后的状况，初步判断出在正式试车过程中，引起机组主轴箱装配温度不正常的主要因素是防尘环与轴箱内端盖的不正常接触所致。轴箱的组装整体采用箱形的封装轴承结构，两边用端帽将箱体封闭起来，内部是动密封的，也就是说，内部是由防尘环和轴端端盖之间的篦齿沟结构来进行密封，因此能够阻挡外部的异物和水汽（见图1）。

图1轴箱装配组成结构

通过对轴承座与轴承座内部端盖的接触部分进行了观测，结果表明，轴承座的密封面上，其外圆周表面有由外向里的锥形磨耗，且随着距离的增加，其磨耗范围在22 mm左右。轴箱里的端盖与研磨位置位于内圈的中心位置，并且接近于根部（离开轮子的方向），而在接触研磨过程中所形成的熔化的金属颗粒则是粘附到了接近整个内圆周表面的中间部分和根部，通过对内圆周表面的部分不焊接位置的观测，我们可以看出，在内圈的中心位置，从内到里，有一个由外到里地逐渐缩小的趋势。为深入查找故障的根源，经核对后发现，此密封环是新生产的，而轴箱端盖是原来的维修制品。对防尘环的外圆周表面的非接触表面的直径、宽度等有关参数以及各个组装环的同轴度等进行了检验，结果都是令人满意的，没有出现任何的不正常现象；同时，还对轴端端盖的内孔表面外径大小、组装圈的同轴度等情况进行了检测，结果表明，这些零件都满足设计指标。针对轴箱端盖内侧环形表面的缝隙很小，且因为有熔化的金属，所以难以对其中心及根部的直径进行直接测定，所以对其从外到根的跳跃进行了检验，结果表明，该部分的大小超出了标准，并不符合组装的标准，从中心到根部，逐步缩小了2毫米，并且，用深度尺对其根部进行了测试，还可以看到，在轴箱的内侧圆面上，有明显的间隙。

经过以上一系列的测试与检查，发现机床轴箱装配时出现了非正常的发热现象，并且伴随着刺耳的怪叫声，是由于这台轴箱的内圆周表面与防尘环之间的连接部分，其直径大小在一定程度上存在着超差。此位轴箱组装方式为五位车轮对轴箱的组装件，它的组装横向力要达到16毫米+1毫米。机车正常运转时，两个车轮间的轴组之间沿轴线方向有0~16毫米的相对变位，致使两个轴箱之间产生了对应的轴向相对位移（如图2所示）。

图2轴箱装配防尘圈与轴箱内端盖间的轴向相对位移

经检测，此位置防尘环的磨损区宽22毫米，外侧磨损处2毫米左右，呈锥形（见图3-a）。虽然不能直接测定轴套内部端盖的磨损位置，但是根据轴套与轴套的磨损位置之间的干扰和摩擦匹配，可以得出轴套内圈轴套内侧圆周表面超差的位置，也就是距离轴套内侧的23.05毫米左右，从中间到根部，半径逐渐变小，最终形成一个锥形的形状（见图3-b）。在正常情况下，齿轮对与轴承座之间的轴线方向有0~1毫米的相对偏移，所以，在防尘环离开轴承座的最大位置时，轴承座内部的圆柱形迷宫槽超出了理论上的最大值为8.05毫米，比产品的设计值要小得多（见图3-c）。在机车常态下，由于轮对的左、右摇摆，其防尘环的外圆周表面与轴箱内端盖的内圆周中心和根部发生间断的接触摩擦，并将其发热传导到整机上，造成了工作时的异常升温。

图3故障轴箱装配防尘圈与轴箱内端盖间的轴向相对位移

有问题的轴箱内端盖为其原有的维修产品，经判断其原有的车辆装载位为1位、3位、4位和6位轮对轴箱，其安装横向力需要为2毫米+0.5米，这与2位、5位轮对轴箱的组装相比，差距很大，因为它的轴箱从中间一直延伸到了根部，所以在平时工作中，防尘环与它没有任何的接触，所以，在原来的车上不存在该问题。因为轴箱端盖是一般维修的产物，即使是在日常维修中，也只对其内圈外径进行了计量检测，造成此故障的轴箱内部端盖无法装上；而在随后的车轮对匹配实验中，因为没有办法仿真车轮对的左、右移动状况，所以也不能直接检测出这一问题，直到正式试车才显现出这个问题。

2.对电力机车轴箱装配温升异常的改进措施建议

（1）为轴箱组装内端帽密封齿检定工具，可对轴箱组装内帽的内圆周表面及防尘环的密封齿外径进行检验，以保证

轴箱组装内帽的密封面与防尘环之间不会有任何的接触干扰。

（2）要严格遵守箱体的组装技术规范，箱体的安装横向力要满足规范的规定，达不到规范的，一律不准上货。

（3）为了更好地控制车轮对马达匹配测试的成果，提出了在车轴总成横向力矩限制条件下进行仿真实验的方法。

3.运用验证

为确保这一套轴箱的使用品质，将对这一套轴箱上的防尘环进行全新的制造和替换，将它的轴箱内部端盖内侧圆表面进行修补和处理，使其达到设计图所需的尺寸，然后再次进行拼装，通过与轮对电力机车的匹配测试，确认无误后，才能装车使用。全线试运行无任何问题，试车通过。

结束语：

综上所述，轴箱装配是机车转向架系统中最主要的部件之一，而轴箱的横向力又是其安装和装配的核心指标，直接关系到机车的安全和稳定。通过对轴类零件组装过程中出现的几种常见的缺陷进行了分析与研究，找到了根源，并提出了相应的改善方案，从而达到了对轴类零件装配质量的有效控制。

参考文献

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