動(dòng)車組齒輪箱軸承故障分析

摘要：傳動(dòng)齒輪箱作為高速列車動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，隨齒輪轉(zhuǎn)速

的提高，齒輪箱內(nèi)的工作條件急劇惡化。此外，齒輪箱在運(yùn)行時(shí)還

承受牽引電機(jī)的扭矩及線路帶來的振動(dòng)沖擊川I于運(yùn)行工況較為復(fù)

雜，在運(yùn)用過程中，齒輪箱是轉(zhuǎn)向架中故障率較高的零部件之一，

其性能直接決定了轉(zhuǎn)向架的運(yùn)用性能。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車組；齒輪箱；軸承故障；措施

1齒輪箱結(jié)構(gòu)分析

齒輪箱主要組成部件包括齒輪箱箱低、密封件、軸承、齒輪、

軸承座、接地裝置及吊桿。大齒輪壓裝在車軸上，大齒輪軸承通過

大齒輪軸承蓋與齒給箱體和車軸連接，確保車軸、大齒輪和齒輪箱

體相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。小齒輪軸通過軸承、軸承蓋安裝在齒輪箱體中，小齒輪

與大齒輪嚙合傳遞動(dòng)力。齒輪箱吊桿與構(gòu)架連接。小齒輪軸伸出端

通過聯(lián)軸節(jié)與牽引電機(jī)實(shí)現(xiàn)柔性連接，將牽引電機(jī)的動(dòng)力傳遞到車軸

上，帶動(dòng)車輛運(yùn)行。為降低簧下質(zhì)量，齒輪箱采用鑄造鋁合金箱體。

齒輪和軸承的潤(rùn)滑均使用黏度等級(jí)75W-90系列潤(rùn)滑油，采取大齒輪

旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)的飛濺潤(rùn)滑方式，設(shè)計(jì)注油量為中油位2.5Lo大齒輪和小

齒輪側(cè)的軸承均為圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承采用面對(duì)面布置方

式，可以滿足徑向、軸向載荷要求，組裝拆卸較為方便，通過調(diào)整軸

承座與箱體間的調(diào)整墊片控制軸承游隙。

2齒輪箱軸承損壞原因分析

2.1齒輪箱緩和線錯(cuò)位原因分析

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，緩和錯(cuò)位過程如下：齒輪箱低溫運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下,

軸承內(nèi)圈相對(duì)車軸存在一定溫差，當(dāng)受到線路異常沖擊時(shí)，軸承負(fù)

載（徑向力、軸向力）將超出正常運(yùn)用載荷，該負(fù)載通過滾子傳遞給

內(nèi)圈，此時(shí)內(nèi)圈承受的滾子旋轉(zhuǎn)帶來的端面滑動(dòng)摩擦力矩及滾道面

摩擦力矩，超出內(nèi)圈正常組裝狀態(tài)下所能保證的傳遞扭矩，最終引

起內(nèi)圈輕微蠕動(dòng)，日積月累，緩和線錯(cuò)位明顯。

2.2齒輪箱油乳化發(fā)黑原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)潤(rùn)滑油樣和現(xiàn)場(chǎng)磁性油栓吸附物的分析結(jié)果，結(jié)合動(dòng)

車組運(yùn)用區(qū)間的線路工況（動(dòng)車線路為有祚軌道，高鐵線路為無祚

軌道），認(rèn)為潤(rùn)滑油變色的主要原因是外界的粉塵、煤灰等從齒輪箱

通氣器或者密封處吸入箱體內(nèi)部而導(dǎo)致'尤其在動(dòng)車組車輛通過隧

道時(shí)齒輪箱通氣器處形成負(fù)壓，粉塵、煤灰等污染性微小顆粒易隨氣

流倒灌至齒輪箱內(nèi)部并造成潤(rùn)滑油發(fā)黑。

2.3齒輪箱PW側(cè)軸承保持架脫出原因分析

根據(jù)問題軸承調(diào)查情況、現(xiàn)場(chǎng)截油環(huán)乙退卸過程調(diào)查、跌落試

驗(yàn)結(jié)果及復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果，確認(rèn)導(dǎo)致車輪側(cè)軸承保持架、滾珠與軸承

內(nèi)圈別離的原因?yàn)楸３旨苁艿酵饬ψ饔盟?。結(jié)合武漢檢修基地截

油環(huán)乙工裝為保持架與工裝剛性接觸的實(shí)際情況，且當(dāng)退卸壓力機(jī)

出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致車輪側(cè)保持架直接承受壓力機(jī)FE力的情況，判斷

導(dǎo)致本次小軸組成車輪側(cè)軸承保持架脫落的原因，主要是在退卸輪對(duì)

齒輪箱小軸截油環(huán)乙時(shí)，壓力機(jī)發(fā)生異常，持續(xù)向下作用，導(dǎo)致車輪

側(cè)保持架受力變形，進(jìn)而造成保持架與內(nèi)圈脫開并在滾子小端形成

壓痕現(xiàn)象。

3試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1采用原潤(rùn)滑油開展試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)動(dòng)車組齒輪箱采用原潤(rùn)滑油開展了4項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證：故障復(fù)現(xiàn)

試驗(yàn)、不同小軸承游隙下比照試驗(yàn)、大注油量/不同溫度下比照試驗(yàn)

和破壞性試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)論：（1）模擬動(dòng)車組事故運(yùn)行」二況進(jìn)行試驗(yàn)，故障復(fù)現(xiàn);

⑵增加注油量可明顯改善小軸承潤(rùn)滑條件。

3.2采用新品種潤(rùn)滑油開展試驗(yàn)驗(yàn)證

選取新品種澗滑油開展比照試驗(yàn)。試驗(yàn)齒輪箱小軸承游隙調(diào)整

為下限值，分別在不同注油量、不同環(huán)境溫度下開展試驗(yàn)比照。比

照試驗(yàn)項(xiàng)點(diǎn)包括：油品低溫性能.故障復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)、低油量低溫高速試

驗(yàn)、不同溫度下最大負(fù)載反轉(zhuǎn)急加速試驗(yàn)、不同油量下低溫高速運(yùn)

動(dòng)痕跡（局部黑色物質(zhì)為軸承表面磷化膜脫落）/旦山于該部位為壓

裝配合部位，故不會(huì)發(fā)生疲勞擴(kuò)展，車軸的日常超聲波探傷亦可及

時(shí)發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。在檢修故障齒輪箱時(shí)，將軸承內(nèi)圈加壓作業(yè)時(shí)懸浮

齒輪箱/吏車軸處于豎直狀態(tài)，且在內(nèi)圈熱裝后于車軸同溫后（約

lOmin）再加壓，從而確保內(nèi)圈與大齒輪箱密貼。

4.2齒輪箱油乳化發(fā)黑預(yù)防措施

對(duì)發(fā)生潤(rùn)滑油乳化的齒輪箱，按使用維護(hù)手冊(cè)的作業(yè)要求，將

潤(rùn)滑油排凈后重新加注新潤(rùn)滑油恢復(fù)使用，并保持運(yùn)用跟蹤;對(duì)發(fā)生

潤(rùn)滑油發(fā)黑的齒輪箱，按使用維護(hù)手冊(cè)的作業(yè)要求，將潤(rùn)滑油排凈

重新加注新潤(rùn)滑油，以及更換通氣器內(nèi)被污染的濾芯，并保持運(yùn)用

跟蹤。后續(xù)對(duì)極端氣候條件下現(xiàn)有通氣器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化;增加二級(jí)修

通氣器臨修檢修項(xiàng)山再檢查齒輪箱油的狀態(tài)，適時(shí)開展檢修。

4.3齒輪箱PW側(cè)軸承保持架脫出預(yù)防措施

臨時(shí)預(yù)防措施:優(yōu)化小軸截油環(huán)乙工裝，在工裝底部放置白色尼

龍板進(jìn)行緩沖，當(dāng)截油環(huán)乙從小齒輪軸組成上完全退出后，小齒輪軸

組成會(huì)完全落入工裝內(nèi)部，避免退卸截汩環(huán)乙時(shí)車輪側(cè)軸承保持架

與工裝剛性接觸。

最終預(yù)防措施:對(duì)現(xiàn)有截油環(huán)乙退卸工裝（包含一套支撐臺(tái)，一

套支撐簡(jiǎn)底座）進(jìn)行系統(tǒng)改造，支撐簡(jiǎn)底座調(diào)質(zhì)處理，外表發(fā)黑，支

撐臺(tái)底板發(fā)黑處理，支撐臺(tái)承受25kg重物時(shí)能夠收縮自如，壓縮量

約為自然長(zhǎng)度的三分之一，確保設(shè)備在故障工況時(shí)也不會(huì)導(dǎo)致軸承

保持架受到損傷。

4.4檢修制度

動(dòng)車組軸箱軸承免維護(hù)工作性能（無需重新注油）不低于120

萬公里。軸承實(shí)行方案預(yù)防修的檢修制度，按照走行公里數(shù)或運(yùn)營(yíng)時(shí)

間（與各平臺(tái)動(dòng)車組高級(jí)對(duì)應(yīng)）制定不同等級(jí)的修程方案。當(dāng)軸承

進(jìn)行故障檢修時(shí)，須根據(jù)故障現(xiàn)象及原因進(jìn)行狀態(tài)檢修或分解檢修。

結(jié)論

分析動(dòng)車組齒輪箱軸承損壞的原因，通過比照試驗(yàn)確定造戌動(dòng)

車組齒輪箱圓錐滾子軸承損壞的主要原因是潤(rùn)滑油低溫性能較差且

齒輪箱注油量偏少,通過更換低溫性能更佳的潤(rùn)滑油且適半增加潤(rùn)

滑油加注量解決了他承損壞的問題。通過過程調(diào)查、拆解檢查、軸

溫?cái)?shù)據(jù)分析、失效機(jī)理和因素排查以及軸承結(jié)構(gòu)分析'認(rèn)為導(dǎo)致小軸

側(cè)軸承燒損的原因?yàn)榈蜏丨h(huán)境下小軸承潤(rùn)滑條件較差，造成軸承滾子

大端面與內(nèi)圈大擋邊間的潤(rùn)滑油油膜短時(shí)不連續(xù)、潤(rùn)滑不良，導(dǎo)致

軸承燒損破壞。

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