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ND5型机车齿轮箱甩油现象分析及对策
2013-07-18
王刚 司刚 刘军 张素文
（济南铁路局济西机务段，山东济南 250117）
（济南铁路局济西机务段，山东济南 250117）
摘 要：通过对ND5型机车齿轮箱甩油、漏油现象的综合分析，总结出有效的解决方案，并通过试验取得了一定效果。
关键词：齿轮箱；甩油；裂纹；密封
1 问题的提出
济南西机务段ND5型机车担当天津至徐州北区段的货物牵引任务，由于机车运用时间已有20多年，齿轮箱变形非常严重，导致齿 轮箱甩油、漏油。齿轮箱甩油、漏油现象加大了轮对从动齿轮和牵引电动机齿轮非正常磨耗，严重时将会发生断齿现象。这样就缩短 了机车大小齿轮的使用寿命，同时增加了小辅修机车牵引电机齿轮箱的落修率，并且加大了检修的费用，严重影响机车运用效率。
2 原因分析
齿轮箱的甩油及漏油，主要有齿轮箱裂漏、齿轮箱上下合口及密封圈处的漏油2种形式。
1）齿轮箱裂漏
（1）齿轮箱的裂漏主要是由于机车长时间运行中，牵引电动机的垂向振动及轮对蛇行运动过程中横向力的冲击，使齿轮箱长期受 交变应力作用，导致该部位引起裂纹。
（2）当齿轮箱发生裂损时，对裂纹的处理是直接补焊，结果使补焊的部位产生很大的焊接应力，因此在运行过程中极易发生再次裂损，并逐步向其周围扩展。
2）齿轮箱上下合口及密封圈处的漏油
（1）长期使用变形
ND5机车由于运行时间长，其齿轮箱已有严重的变形；合口平面发生弯曲；密封圈的间隙变大。机车长时间运行后，由于合口密封胶开裂及毛毡条磨损，不能起到良好的密封作用；箱体单侧悬挂在牵引电动机的端面，运行过程中轮轴的左右窜动、垂向运动的冲击和振动等都容易引起齿轮箱变形。
（2）补加油脂不规范
部分工作人员不能严格执行标准，一方面认为油脂多有利而无害，因而使得齿轮箱积存油脂过多； 另一方面部分职工在加油时没有除去齿轮脂外包装袋，造成油脂污染。
（3）卸油孔的堵塞
当卸油孔堵塞后，机车在运行中齿轮高速旋转， 形成高压涡流空气，当箱内的空气压力逐步升高时， 高压空气及油雾从密封不良处泄漏。在长时间的运用中，泄漏部位不断扩大，泄漏也逐渐严重。
（4）安装工艺不当
齿轮箱组装时，密封条及挡油板没有压装好，槽内太脏，不能压紧在密封槽内，加上密封胶没有涂抹均匀，在合口面不能形成密封薄膜。
3 解决措施
通过逐步的试验及各种方案的比较，认为以下几点措施可以有效解决齿轮箱甩油问题。
（1）齿轮箱的裂漏大多是在齿轮箱受应力较大的部位，且多为焊接处的周围，因此在检修过程中发现裂纹需要焊修时，要进行人工低温时效处理来消除其周围的热应力。在齿轮箱安装到牵引电机时，应将齿轮箱与牵引电机横穿螺栓孔相对应好，下方放入调整好 的垫板，按规定的扭矩紧好螺栓。避免在安装过程中强行紧固，造成箱体侧板受拉扭作用变形损坏。
（2）加强齿轮箱的修复要求。首先对合口处进行平面铣削，铣削量根据变形情况控制在（2±1）mm；随后对合口处进行聚合金属“涂镀”，控制厚度为（4±1）mm，给机加工留有足够的余量；Z后对“涂镀”好的齿轮箱进行合口平面铣削和磨削，同时控制好上下半孔尺寸。磨削后的齿轮箱应利用平台进行刮研直至合口间隙小于0.38mm。修复达到要求的每一副齿轮箱都必须打上编号，在安装时应按编号组装，严禁混装。
（3）增大通气量。设计一种新的通气孔，见图1。把原齿轮箱密封的上观察盖改装成为通气装置， 用2个直径不同的圆形铁桶边开2条槽，如图2，然后相互交叉90°铆焊在上盖，在通气孔上方加装滤网，过滤空气中的杂质。同时2个交叉90°的铁板既可以通气，又能有效防止齿轮箱内油脂甩出。
关键词：齿轮箱；甩油；裂纹；密封
1 问题的提出
济南西机务段ND5型机车担当天津至徐州北区段的货物牵引任务，由于机车运用时间已有20多年，齿轮箱变形非常严重，导致齿 轮箱甩油、漏油。齿轮箱甩油、漏油现象加大了轮对从动齿轮和牵引电动机齿轮非正常磨耗，严重时将会发生断齿现象。这样就缩短 了机车大小齿轮的使用寿命，同时增加了小辅修机车牵引电机齿轮箱的落修率，并且加大了检修的费用，严重影响机车运用效率。
2 原因分析
齿轮箱的甩油及漏油，主要有齿轮箱裂漏、齿轮箱上下合口及密封圈处的漏油2种形式。
1）齿轮箱裂漏
（1）齿轮箱的裂漏主要是由于机车长时间运行中，牵引电动机的垂向振动及轮对蛇行运动过程中横向力的冲击，使齿轮箱长期受 交变应力作用，导致该部位引起裂纹。
（2）当齿轮箱发生裂损时，对裂纹的处理是直接补焊，结果使补焊的部位产生很大的焊接应力，因此在运行过程中极易发生再次裂损，并逐步向其周围扩展。
2）齿轮箱上下合口及密封圈处的漏油
（1）长期使用变形
ND5机车由于运行时间长，其齿轮箱已有严重的变形；合口平面发生弯曲；密封圈的间隙变大。机车长时间运行后，由于合口密封胶开裂及毛毡条磨损，不能起到良好的密封作用；箱体单侧悬挂在牵引电动机的端面，运行过程中轮轴的左右窜动、垂向运动的冲击和振动等都容易引起齿轮箱变形。
（2）补加油脂不规范
部分工作人员不能严格执行标准，一方面认为油脂多有利而无害，因而使得齿轮箱积存油脂过多； 另一方面部分职工在加油时没有除去齿轮脂外包装袋，造成油脂污染。
（3）卸油孔的堵塞
当卸油孔堵塞后，机车在运行中齿轮高速旋转， 形成高压涡流空气，当箱内的空气压力逐步升高时， 高压空气及油雾从密封不良处泄漏。在长时间的运用中，泄漏部位不断扩大，泄漏也逐渐严重。
（4）安装工艺不当
齿轮箱组装时，密封条及挡油板没有压装好，槽内太脏，不能压紧在密封槽内，加上密封胶没有涂抹均匀，在合口面不能形成密封薄膜。
3 解决措施
通过逐步的试验及各种方案的比较，认为以下几点措施可以有效解决齿轮箱甩油问题。
（1）齿轮箱的裂漏大多是在齿轮箱受应力较大的部位，且多为焊接处的周围，因此在检修过程中发现裂纹需要焊修时，要进行人工低温时效处理来消除其周围的热应力。在齿轮箱安装到牵引电机时，应将齿轮箱与牵引电机横穿螺栓孔相对应好，下方放入调整好 的垫板，按规定的扭矩紧好螺栓。避免在安装过程中强行紧固，造成箱体侧板受拉扭作用变形损坏。
（2）加强齿轮箱的修复要求。首先对合口处进行平面铣削，铣削量根据变形情况控制在（2±1）mm；随后对合口处进行聚合金属“涂镀”，控制厚度为（4±1）mm，给机加工留有足够的余量；Z后对“涂镀”好的齿轮箱进行合口平面铣削和磨削，同时控制好上下半孔尺寸。磨削后的齿轮箱应利用平台进行刮研直至合口间隙小于0.38mm。修复达到要求的每一副齿轮箱都必须打上编号，在安装时应按编号组装，严禁混装。
（3）增大通气量。设计一种新的通气孔，见图1。把原齿轮箱密封的上观察盖改装成为通气装置， 用2个直径不同的圆形铁桶边开2条槽，如图2，然后相互交叉90°铆焊在上盖，在通气孔上方加装滤网，过滤空气中的杂质。同时2个交叉90°的铁板既可以通气，又能有效防止齿轮箱内油脂甩出。
图1 通气孔改装图
图2 通气孔部件
（4）严格执行加强安装工艺。在组装齿轮箱时， 必须认真清洁齿轮箱合口及密封环处的污物和残余密封胶，螺栓及丝口也要认真清理。在涂抹密封胶时要注意回油槽周围不宜有过多的密封胶，以免在合箱时密封胶挤入回油槽，阻挡上部槽内油脂的回 路。应当在涂胶2～3h后再合箱，并且在组装时密封条应高出槽2～5mm。同时对齿轮箱补加油脂时也要严格注意不能加入过多。
4 结束语
通过以上几点措施，对齿轮箱进行全面整体的改进之后，基本上攻克了过去焊修齿轮箱存在的寿命短、合口接触面精度低等问题，修复后的齿轮箱合口接触面配合精度高、镀层牢固、性能稳定、不易变形，从根本上解决了因齿轮箱合口漏油造成的环境污染、 油脂浪费、机车超临修活件居高不下等问题， 并消除了因漏油严重造成牵引齿轮破损的隐患。
4 结束语
通过以上几点措施，对齿轮箱进行全面整体的改进之后，基本上攻克了过去焊修齿轮箱存在的寿命短、合口接触面精度低等问题，修复后的齿轮箱合口接触面配合精度高、镀层牢固、性能稳定、不易变形，从根本上解决了因齿轮箱合口漏油造成的环境污染、 油脂浪费、机车超临修活件居高不下等问题， 并消除了因漏油严重造成牵引齿轮破损的隐患。
来源：《机车车辆工艺》第1期 2007年2月
