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        上海寅通減速機有限公司
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        【大機經驗】淺析車軸齒輪箱的結構及故障處理


        來源:http://www.52fxl.com/ 時間:2020/3/10

          【 上海寅通減速機有限公司歡迎您(www.52fxl.com)】

          原標題:【大機經驗】淺析車軸齒輪箱的結構及故障處理

          摘 要 車軸齒輪箱作為鐵路大型養路機械的重要部件,其選型、布局及設計質量對整機的工作性能、使用性能和檢修等都有重大影響。通過對目前應用較廣泛的鐵路大型養路機械搗固車、穩定車的車軸齒輪箱進行分析研究,系統地闡述了車軸齒輪箱的工作原理,繼而對典型故障產生的原因及檢修的重點進行具體論述。

          關 鍵 詞 大型養路機械;車軸齒輪箱;結構原理 ;故障處理

          1前 言

          隨著鐵路行業的快速發展,用于鐵路修建、養護與維修的大型養路機械也得到了快速發展。目前,在我國廣泛應用的鐵路大型養路機械主要有以下幾種:搗固車、穩定車、清篩機、配砟整形車、鋼軌打磨車等。每一種機械的車軸齒輪箱根據其自身車型的工作需要,都有著自己獨特的傳動設計,但作為養路機械的重要部件,它們都要滿足以下幾點要求:①高速行駛并能迅速進出封鎖區間;②自身作業走行的需要;③不同類型機械聯掛運行時的需要。本文主要針對DC-32搗固車和WD-320穩定車車軸齒輪箱的工作結構及傳動原理進行分析,并通過實際案例闡述故障的處理方法。

          2車軸齒輪箱的結構簡介

          車軸齒輪箱是傳動系統中將動力傳遞到走行輪對上的最后一個部件,將傳動軸或液壓馬達傳來的動力降低轉速、增大扭矩后,驅使輪對轉動。在各種大型養路機械上,車軸齒輪箱的構造、傳速比等并不盡相同,目前國內使用的WD-320穩定車的傳動系統基本與DC-32搗固車相同,所以二者的車軸齒輪箱基本相同。在本文結構簡介部分只以搗固車的車軸齒輪箱為例進行分析。

          DC-32型搗固車有3個車軸齒輪箱,分為主動轉向架車軸齒輪箱(以下簡稱車軸齒輪箱Ⅰ)和從動轉向架車軸齒輪箱(以下簡稱車軸齒輪箱Ⅱ)兩種類型。DC-32型搗固車具有高速、低速兩套走行傳動系統,其高速走行采用液力機械傳動,低速走行采用靜液壓傳動

          搗固車高速走行時為兩軸驅動,前轉向架的兩軸為主動軸,其傳動路線為:發動機→液力變矩器→變速箱→輸出軸→分動箱→傳動軸→車軸齒輪箱→車輪。

          搗固車作業走行時,為步進式搗固作業,要求頻繁起動、制動或換向,其傳動路線為:發動機→液力變速箱→油泵→油馬達→減速箱→傳動軸→動力換擋箱輸出軸→傳動軸→分動箱→傳動軸→車軸齒輪箱→前轉向架→車輪。同時,另一油馬達(輔助馬達)驅動后轉向架的一根軸,作為輔助驅動,增加輪周牽引力。

          2.1車軸齒輪箱Ⅰ

          車軸齒輪箱Ⅰ主要由上箱體、下箱體、輸入軸總成、輸出軸總成和潤滑系統等部分組成,其外形如圖1所示。

          車軸齒輪箱Ⅰ的結構示意如圖2所示。由箱體、小弧形錐齒輪輸入軸、大弧形錐齒輪和軸承等組成。輸入軸與小弧形錐齒輪制成一體,另一端通過花鍵與法蘭盤相連,法蘭盤經過傳動軸與分動箱相接。該齒輪箱傳動速比為1:4.11。

          2.2車軸齒輪箱Ⅱ

          車軸齒輪箱Ⅱ主要由上箱體、下箱體、輸入軸總成、輸出軸總成和離合器等部分組成,其外形如圖3所示。

          車軸齒輪箱Ⅱ的結構示意如圖4所示。該齒輪箱采用的是圖4所示的單極圓柱齒輪模式,主要由2根軸組成。輸入軸5為第一軸,其傳入端與馬達通過花鍵相連,在軸上通過花鍵安裝一個可沿軸向滑動的小直圓柱齒輪8。車軸3為第二軸,軸上壓裝大直齒圓柱齒輪1,帶動車軸旋轉。車軸齒輪箱上安裝有氣缸操縱的離合器,通過推動離合器軸6上的撥叉7帶動小直圓柱齒輪8移動,完成與大直圓柱齒輪1的嚙合與分離。該車軸齒輪箱的傳動速比為1:3.944。

          車軸齒輪箱Ⅱ安裝著由氣缸操縱的離合器,在高速走行時,齒輪8與齒輪1分離;在作業走行時,通過風控氣缸使齒輪8與齒輪1嚙合,該車軸成為主動軸。這種車軸齒輪箱由于有離合器軸的設計,因此在兩種工況轉換時,如果控制部分氣缸不能順利地完成齒輪8 的移動,那么必將導致整個傳動系統的損壞,因此,平時必須注意對離合器風缸控制部分的檢查與維修。

          3典型故障案例分析

          3.1案例1

          故障現象:XX搗固車在區間運行一段距離后,停車檢查時發現Ⅲ軸齒輪箱的油位觀察窗滲油嚴重,在更換油位觀察窗后狀況未能改善。

          原因分析:檢查發現該車軸齒輪箱加油口頂部呼吸口被大量的油泥堵住,造成齒輪箱內部完全密封,車輪轉動時形成較大負壓,負壓過大造成了油位觀察窗潤滑油滲油嚴重。車軸齒輪箱內部潤滑油液在車輛走行時內部壓力會急劇升高,需要有呼吸口與大氣相通,降低內部壓力。

          3.2案例2

          故障現象:XX穩定車在施工現場進行定期保養更換齒輪油,Ⅱ軸齒輪箱在放出的舊油中發現有大量鐵屑,在使用內窺設備檢查后,發現小弧形錐齒輪軸齒輪齒面存在剝落腐蝕情況(如圖5所示)。

          原因分析:經檢查初步判斷該車軸齒輪箱小弧形錐齒輪軸齒輪齒面存在剝落腐蝕情況是由于小弧形錐齒輪軸存在潤滑不良,在加注好潤滑油后,拆開外部潤滑油管,讓輪對走行一段距離后發現潤滑油管無油液流出,判斷為該車軸齒輪箱進行壓力潤滑用的柱塞泵故障,在更換柱塞泵后,故障消除。因為小錐齒輪軸的前端齒輪及滾子軸承使用飛濺潤滑困難,故采用壓力潤滑,在車軸齒輪箱內裝有潤滑油泵,由凸輪驅動,車軸轉一周,油泵工作一次,潤滑油經外部油管輸送到前端齒輪及滾子軸承處進行潤滑,不然將很容易因缺油燒蝕齒輪及滾子軸承,以致最后造成齒輪及齒輪箱損壞。

          3.3案例3

          故障現象:XX搗固車在長途掛運過程中,發現前轉向架有較大異響,停站檢查時發現過橋傳動軸斷裂脫落,齒輪箱的平衡桿發生嚴重變形,已反轉擺到前端電子擺上蓋上面,將電子擺上蓋完全打壞。

          原因分析:現場檢查發現該車軸齒輪箱平衡桿與車體懸掛扭矩支座連接的銷軸斷裂脫落,造成平衡桿銷孔一端拖到線路上被打彎,彈起后順時針反轉打到過橋傳動軸,將傳動軸打斷后擺到了前段電子擺的上蓋上面。因為平衡桿與車體懸掛扭矩支座懸掛連接的關節軸承孔之間是通過銷軸連接,需定期檢查并給銷軸加注潤滑油,以降低對銷軸及軸承孔的磨耗,避免出現更加嚴重的行車事故。

          3.4案例4

          故障現象:XX搗固車在施工完畢區間返回時,一號位操作手聽到Ⅲ軸齒輪箱有異響,同時有燒焦的臭味逸出,實施緊急制動停車后,檢查發現Ⅲ軸齒輪箱上的輔助驅動馬達表面有大量稀釋油跡,同時還在冒白煙,使用紅外線測溫儀檢測發現馬達表面溫度高出環境溫度45 ℃,因離車站進站信號機只有500 m距離,在嘗試發現能夠繼續走行后,車輛以5 km/h的速度進入車站銷點。

          原因分析:現場放油檢查未發現鐵屑及碎塊,在使用內窺設備檢查后發現大直齒圓柱齒輪及小直齒圓柱齒輪表面均無打齒及受損情況。但馬達離合器的撥叉桿從離合器軸上脫離,掉落到箱底,因小直齒圓柱齒輪無撥叉支撐,在經過大超高曲線時,自動與大直齒圓柱齒輪接合,造成輔助馬達反轉,出現輔助馬達溫升較快,溫度較高后讓馬達表面的油跡揮發產生“冒煙”的情況。在開箱恢復撥叉裝置后,為進一步確定輔助馬達是否損壞,將末級離合脫開,使用輔助馬達單獨驅動車體走行,發現車輛不能走行后,確定輔助馬達損壞,在更換輔助馬達后故障解決。

          3.5案例5

          故障現象:XX穩定車在施工現場封鎖后,到達一度停車防護點停車后,再次啟動發現車輛啟動困難,同時從車底傳來較大異響,將ZF箱末級離合器脫開后,使用紅外線測溫儀分別測量分動箱及Ⅰ、Ⅱ軸齒輪箱,發現Ⅱ軸溫度較高,較環境溫度高出58 ℃,同時Ⅱ軸輪對應軌面上有明顯制動擦痕,初步判斷為Ⅱ軸車軸齒輪箱齒輪卡滯。

          故障處理分析:在進行故障排查時,首先拆除分動箱與車軸齒輪箱連接的兩根傳動軸,以確定不是分動箱、減速箱齒輪卡死。然后使用千斤頂頂車軸的軸箱讓輪對脫離鋼軌面,使用撬棍轉動輪對以確定卡死的具體車軸,確定之后對該軸進行放油檢查,發現有大量鐵屑及碎塊,進一步確定為Ⅱ軸車軸齒輪箱齒輪卡滯。對齒輪箱進行拆解后發現小弧形錐齒輪軸的錐齒從圓柱滾子軸承處齊根斷裂,錐齒有3顆被打斷(如圖6所示),大弧形錐齒輪有8顆齒牙被打壞(如圖7所示)。在取出齒輪箱零部件和齒輪掉塊后,使用雙股鐵絲將軸箱軸端壓板橫向拉緊,使該軸成為“光軸”,安全返回車站銷點。

          4如何預防車軸齒輪箱故障

          (1)禁止將搗固車和穩定車作調機用,大機多車聯掛運行不要僅以一車牽引,特別是遇到上坡更應幾臺車同時出力(但應注意掛檔、退檔操作上的同步問題,各車要加強聯系),避免因主車走行齒輪箱超負荷工作而造成損壞車軸齒輪箱。

          (2)加強油位檢查,油位過高或過低都會造成箱體過熱,齒輪箱溫度不允許超過95 ℃。

          (3)定期更換齒輪油,發現異常磨粒、脫落物要認真分析找出原因,情況嚴重的需開箱檢查。

          (4)定期檢查走行齒輪箱柱塞泵工作是否正常。方法是:將箱體外部輸油管路的彎管接頭擰松,讓大機移動一段距離或者轉動輪對數圈后,觀察油管接頭處有無明顯出油,如沒有則需要對柱塞泵進行拆檢,找出原因加以排除。因為小錐齒輪軸的前端軸承全靠柱塞泵提供壓力油來潤滑,不然將很容易缺油燒蝕以致最后造成齒輪箱損壞。

          (5)對走行齒輪箱平衡桿的減振墊要加強彈性檢查,適時調整壓緊力,減小振動和對傳動部件的不利影響。年檢時應對平衡桿關節軸承孔部位以及連接銷軸進行磁粉探傷,定期潤滑。

          (6)對輔助驅動齒輪箱要注意氣缸離合器脫、掛擋是否靈活、到位,更換油馬達時注意進、出油口不能接反,否則會造成大機作業走行緩慢無力,而且現場操作者僅從外部現象上觀察分析不太容易發現故障原因,給故障的排除帶來不便。

          (7)如果現場發生齒輪箱嚴重損壞或齒輪卡滯咬死等情況,只能返回基地檢修,但在現場須對已損壞的齒輪箱進行解體,拆除車軸軸系以外的零部件,將車軸上的兩盤軸承、兩個軸承端蓋使用至少雙股鐵絲穿過軸端壓板螺栓安裝孔對向進行拉緊(至少拉緊4根)。防止運行途中軸承、軸端壓板相對車軸發生相對轉動后因摩擦損傷車軸,以保證掛運安全(如圖8所示)。

          5上海寅通減速機有限公司(www.52fxl.com)寫在最后的話

          從以上傳動結構分析來看,盡管車軸齒輪箱的結構較復雜,一旦出現故障不好排除,但是只要掌握了每種車軸齒輪箱的傳動模式,就不難找出故障產生的原因和故障發生的部位,這樣就能夠準確地判斷和排除故障。由于搗固車和穩定車在現場既有高速自運行又有低速作業走行,加之工作條件相當惡劣,出現的情況也紛繁復雜,以上所述只是近幾年來對于搗固車和穩定車車軸齒輪箱在運用、管理及維修中的一些體會,可能比較片面,由于學識所限,本文很多地方還有不盡之處,敬請諒解。

          (廣州大型養路機械運用檢修段 張評峰)

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