SS1、SS3、SS4型电力机车轴瓦发热原因分析及预防措施

2011-12-26

作者:程忠前 (西安铁路局宝鸡机车检修厂)

  轴瓦发热是多年来困扰机车检修质量和进度的老大难故障,近年来虽然此故障率有所下降,但仍然占我厂大、中修机车检修总故障的20%左右,运用机车轴瓦发热也时有发生,严重影响着机车运用安全。
  1、原因分析
  1.1抱轴径状态较差
  (1)经过对多台机车下车抱轴径的研究测量,发现有一个规律:抱轴径经过一个中修期的磨损 ,原尺寸变化较大,两头磨耗少,中间磨耗多,相差0.1~0.15mm左右,个别相差达到0.2~0.3mm,使抱轴径与轴瓦合金接触面积达不到要求,Z终导致轴瓦发热。
  (2)抱轴径粗糙度未达到1.6,或在组装前及组装过程中抱轴径有创伤,造成轴瓦合金拉伤或碾堆,导致轴瓦发热。
  1.2抱轴承体变形或上下体不对应
  上抱轴承与牵引电机机壳成一体,一般属电机检修范围;下抱轴承属机械检修范围,对整体变形量的掌握存在一定困难。另外上下抱轴承是一对一的关系,我厂多年来一直坚持解体前先给上下抱轴承焊铭牌的方式,以防上下抱轴承错乱。但经常会出现铭牌对号而原始号错乱的现象,导致大轴、抱轴孔、轴瓦不同心,Z终发生轴瓦发热。
  1.3瓦体出现变形
  机车运用环境复杂,速度变化,通过弯道、道岔、上下坡道等都会使机车产生振动,轴瓦受到冲击而变形。随着冲击次数的增加,会使变形量进一步加大,Z终导致大轴与轴瓦同心度偏差过大 ,造成轴瓦发热。
  1.4轴瓦合金面与抱轴径径向间隙过大或过小
  (1)间隙过大:轴瓦相对于抱轴径活动量加大,瓦体易出现变形,合金易碾堆或剥离,导致轴瓦发热。
  (2)间隙过小:轴瓦合金面与抱轴径间摩擦力增大,产生热量,合金膨胀发软,间隙进一步缩小,恶性循环下去就会导致轴瓦严重发热。
  1.5轴瓦与齿轮座轴向间隙过小
  提出了解决方轴瓦大端与齿轮座间产生摩擦力,合金发热膨胀,导致轴瓦发热。
  1.6毛线刷供油状态不良
  毛线刷头与抱轴径接触面积、压力、转动角度达不到要求,起不到正常的润滑作用 ,合金受热而碾堆,Z终导致轴瓦发热。
  1.7缺油
  毛线刷供给抱轴径的油起到润滑作用后,一部分损耗,一部分通过回油孔回到油室 ,一部分则窜到齿轮箱内。此过程往复循环,使油室和辅油箱内的油量不断减少,造成缺油 ,Z终导致轴瓦发热。
  1.8合金面刮修不到位
  上下瓦两端的减磨区  (待油处)、上半部的通槽及合金面的油花必须刮修到位,确保接触面始终存有待油量,否则润滑效果不良,就会造成轴瓦发热。
  1.9瓦键选配不良
  目前现场使用的瓦键长203mm,宽12mm,高有14mm、15mm、16mm、17mm、18mm,共五种。在使用中必须根据键槽深度进行选配,否则就会发生窜瓦或使下瓦键槽部位受到瓦键的作用力,导致瓦体受力变形,轴瓦发热。
  2、解决措施
  2.1抱轴径部分使用外圆磨床加工,达到整体外径均允,粗糙度1.6,然后依抱轴径尺寸配轴瓦内径尺寸。近年来经过实施,效果较好。
  2.2针对抱轴承变形、错号问题,建议上下抱轴承放在一起检修,并进行空装检测抱轴孔,以掌握整体变形程度。出现变形严重或错号者,上镗床重新等级加工抱轴孔、上大外径瓦,便可解决问题。
  2.3瓦体变形问题。变形量大的瓦体直接报废;变形量较小且部位不超过三处的瓦体;采用上下瓦对合加箍;再加热;根据变形位置在轴瓦内孔里加装顶杆进行整体调整。此方案效果非常好,既节约了材料费又保证了质量,Z终防止了轴瓦发热。
  2.4轴瓦与抱轴径径向间隙问题。目前我们采取以轴配瓦的方式来解决,先测量抱轴径尺寸,后配轴瓦内径尺寸,间隙控制在0.4mm左右,上下限不超过 0.1mm。此方案效果很好。
  2.5轴瓦轴向总间隙问题。我们采取轮对、电机组装好,啮合试验前用塞尺检测轴瓦大端与齿轮座之间间隙,使其保持在1.1~2.2mm之间。
  2.6毛线刷是防止轴瓦发热的主要部件,它的状态、作用是否良好非常重要。目前我厂安排一位工作经验丰富、业务技能精练、责任心较强的人员承担毛线刷编织、缝合、检修整备工作。啮合试验中再由试验者、检验员、技术员对毛线刷接触面积、接触压力、拉簧拉力大小、刷头转动角度等等进行全面检查,收效较好。
  2.7缺油问题是造成轴瓦发热的主要原因之一,主要发生在运用机车上。SS1、SS3、SS4型机车始终存在抱轴承向齿轮箱内窜油问题,所以建议乘务员每趟出乘前一定要检查油位,发现缺油要及时补,切不可凑合。
  2.8轴瓦刮修是预防轴瓦发热的主要手段,各检修单位都有自己的绝招。我们的做法是:首先在上下瓦的两端刮出宽约60mm、深约0.03mm的减磨区,确保轴瓦合金与抱轴径间始终有足够的待油量;其次在上下瓦上半部距合口边沿30mm处刮出宽约20mm、深约0.06mm的通槽,以防轴瓦受冲击、震动造成合金堆碾而堵塞油道;Z后在合金表面刮出宽约15mm、深约0.05mm~0.1mm的交叉油花,确保整体润滑良好。实践证明此方案在控制轴瓦发热中起到很好的作用。
  2.9针对瓦键选配,我们严格控制键与槽的间隙不大于0.2mm,消灭了滚键发热。键凸出键槽高度在5mm,小于5mm会造成窜瓦,大于5mm会使轴瓦受到瓦键的作用力而发生变形,Z终导致发热。现场采用这种选法效果很好。
  2006年1~5月份,我厂共检修SS1机车10台,SS3机车8台,SS4机车19台。在检修过程中,我们严格执行以上各项预防轴瓦发热措施,运用机车未出现轴瓦发热;检修机车共出现三根轴轴瓦发热,均发生在试运转中。交车前我们及时找出了原因并进行了彻底处理,机车投入运用后再未出现轴瓦发热。这证明我们采取的措施是行之有效的,保证了机车运用的安全。
  补偿后始端电流为:Ico—IL=1.952—1.5=0.452A
  单相接地时,接地相残流:Icd—3IL=3.904—3×1.5=0.596A,呈感性,易产生谐振,不宜选用。
  设订一组3台补偿电抗器,每台1.2A×10kV=12kvar,则补偿电流:IL=1.2A,正常工况下,补偿后始端电流为:Ico — IL=1.952—1.2=0.752A,单相接地时,接地相残流:Icd—3IL=3.904—3×1.2=0.304A,呈容性。
  可见,选取IL=1.2A补偿电流,补偿度为61.48%的3台12kvar补偿电抗器一组能够适当补偿电缆线路中电容电流,防止保护、断路器误动作。
  按此方案,我们选用3台12kvar补偿电抗器后,该电缆线路中电容电流得到良好补偿,未再发生保护及断路器误动作现象。