HXD1B 型电力机车轴箱轴承故障分析3200字

1、HXD1B 型电力机车轴箱轴承故障分析3200字 摘 要：文章通过对HXD1B型电力机车轴箱轴承现场开盖检查、轴承检测、走行公里及牵引负载等情况的汇集，对HXD1B型电力机车轴箱轴承主要故障进行分析，并从设计制造、日常维护、检修管理及机车使用等方面入手提出解决建议。 关键词：HXD1B型电力机车；轴箱轴承；故障分析中图分类号：U269 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）14-0083-021 概 述HXD1B型电力机车是国产交流传动大功率电力机车，最大输出功率9 600 kW，自2009年在武汉铁路局江岸机务段投入使用，极大的解决了货运紧张问题，但在机车运用维护中暴露出轴

2、箱轴承问题，2013年3月9日HXD1B型0337号机车牵引42 092次货物列车时出现第6位轴箱温度高现象，根据温度试纸变黑情况判断轴箱内温度超过127 ，机车故障时总走行450 464 km。救援后解体轴箱检查发现轴承外圈裂纹、保持架断裂、润滑油干结，轴承内有金属杂质，轴头过热呈紫黑色，形成轴承固死重大安全隐患。轴箱轴承故障不是一个单独特例，江岸机务段从2013年5月9日至9月30日开盖普查了270台机车，发现并更换问题轴承29个，如果这些轴承处理不当，将发展成影响铁路运输安全的突出故障。为处理好轴承故障问题，确保HXD1B型电力机车有效投入使用，相关技术人员进行了调查分析。2 现场调查情

3、况2.1 开盖普查情况开盖检查时更换的29个轴承的主要问题如下：锈蚀。表现形式为轴承外圈表面严重锈蚀、轴承与轴箱间有不均匀的锈斑。油脂问题。表现形式为严重油脂渗漏和溢出和油脂变质。杂质进入。表现形式为轴箱内有杂质并且泥垢堆积。接磨。表现形式为轴承密封罩变形和磨损磕碰、轴承压盖与外端盖间接磨严重。此外，普查中还发现HXD1B机车存在普遍的同台车混用不同型号（主要由SKF、FAG和TIMKEN三家提供，少量由NSK提供）轴箱轴承的现象。2.2 机车顶轮检测轴承的发现为进一步深入探索HXD1B型机车轴承的质量状况， 江岸机务段从2013年10月份到2014年4月顶轮检测轴箱轴承228台次，更换轴承9

4、5个，检测发现问题轴承25个。因为摩擦力矩大、磨损或松旷等原因轴承会产生异常温升和异音现象，异常温升和异音是轴承轴承故障的重要征兆。见表1，发现有异常温升或异音现象的轴承中：检测不合格的12个，共占问题轴承的48%；而检测正常的，如果维护不当也会向初级损坏发展，在后续的跟踪复测中，又发现10个轴承检测不合格并进行了更换。在轴承跟踪监测中也发现，针对轴承种类适当补充油脂，可以消除异常温升和异音现象，并阻止故障发展。如0389号机车第一位轴箱三次出现轴承异音、0412号机车第4位轴箱两次出现异常温升，在日常维护中对混用的TIMKEN轴承、SKF轴承区分补充油脂量，在多次追踪检测中，检测数据，见表2

5、、表3，轴承简易诊断正常，进行精密诊断分析也显示无故障频率，观察机车使用，轴承状态良好。3 影响轴承的其他因素3.1 轴承走行公里江岸机务段对上线机车的轴承更换数量及走行公里统计，发现：排除新上线机车发生的少数轴承故障，选取统计主要数据段可看出机车在走行超过50万km后轴承故障率十分集中。如图1所示。3.2 负载变化对HXD1B型电力机车不同牵引状况进行观察，发现：机车牵引临客或牵引加速、制动过程时轴箱轴承温度偏高。4 现象分析结合以上调查情况，分析轴箱轴承故障原因。4.1 密封不良从开盖普查情况来看：轴箱内有杂质并且泥垢堆积，轴承发生锈蚀，说明 HXD1B型电力机车轴箱结构设计不完善，轴箱加

6、工误差大且轴承组装工艺不规范，造成轴箱内侧挡圈、轴箱与轴承间无法完全密封，无法杜绝异物及水汽进入轴箱内和轴承内，并因水汽及外来液体影响造成轴承锈蚀。另一方面开盖检查发现轴承有严重油脂渗漏、溢出现象，说明轴箱采用密封轴承的密封性能也不是很好，轴箱内异物会随着轴承转动混入轴承内部，破坏轴承内部润滑，引起润滑油脂失效、轴承异常摩擦等问题，进而发展成轴承磨损、表面损坏、缺口/凹痕、锈蚀等初级损坏形式。4.2 补脂不当三种轴箱轴承的主要指标对比，见表4。由上表对比可知，三种主要轴承的注脂量和单侧密封罩和滚子组件油脂量都不同，在运行中三种轴承溢脂量也不同，因此补脂量也是有差异的，但由于同台车混用不同型号轴

7、箱轴承现象普遍，补脂人员不能很好的做到对应不同轴承去适当补充油脂，导致部分轴承补油不足或是过多。轴承缺油时润滑不良，轴承内部会因摩擦力矩增大导致异常温升或因磨损产生异音现象，开盖检查发现油脂变质现象，若不能及时补油，轴承必将发展为初级损坏故障；相反轴承内油脂过多，轴承内部也会因散热不良导致发热。4.3 疲劳寿命滚动轴承的内外滚道和滚动体表面既承受载荷又相对滚动，由于交变载荷的作用，首先在表面下一定深度处（最大剪应力处）形成裂纹，继而扩展到接触表面使表层发生剥落坑，最后发展到大片剥落，这种现象就是疲劳剥落。疲劳剥落会造成运转时的冲击载荷、振动和噪声加剧，在滚道或滚动体上出现面积为0.5 mm2的

8、疲劳剥落坑轴承就寿命终结。滚动轴承的疲劳寿命分散性很大，同一批轴承中，其最高寿命与最低寿命可以相差几十倍乃至上百倍，通过HXD1B型机车轴箱轴承更换与走行公里的统计图可以推测：集中在50万公里之后，较低疲劳寿命轴承的内外滚道和滚动体表面开始出现剥落，若没有及时解体检修或更换，轴承很快发展为初级损坏。4.4 负载变化影响轴承运动时油脂相互运动切割产生热量，货运机车牵引临客时速度提高，会造成轴承内油脂加快切割运动从而导致温度变高。过度的轴承温升会使得轴承油脂变质，影响轴承润滑效果，导致部分可靠性较差的轴承出现故障现象。5 应对措施及建议通过对轴箱轴承故障原因分析，建议从设计制造、日常维护、检修管理

9、及机车使用等方面入手，应对轴箱轴承故障问题。5.1 优化设计制造及时将轴箱和轴承密封不良的具体状况反馈给相应厂家，厂家根据实际情况改进轴箱、轴承的密封性方式并提高组装工艺，减少轴箱、轴承内进入异物的机会和轴承油脂渗漏现象。5.2 规范轴承补脂工作针对三种主要轴承补脂量的差异，应尽量杜绝同台车轴箱轴承混装现象，减少不对应补脂的几率；其次应对每台车的轴箱轴承进行登记，明确每一位轴箱的轴承种类，对应做好日常轴承补脂管理，确保轴承润滑良好且不影响散热。5.3 加强日常监测加强对乘务作业和整备作业的管理，利用轴温检测枪和温度试纸检测及时发现轴承异常温升，充分利用好机车顶轮检测，根据检测结果及时对检测有问题的轴承开盖检查处理，做到有效地发现故障、预防轴承固死。5.4 按寿命特性检修轴承针对HXD1B型机车轴箱轴承较低疲劳寿命集中在50万走行公里的规律，应确保HXD1B型机车在走行接近50万km时进入高级修程，对轴箱轴承拆解检修，通过咨询检查轴承外观和进行专业精密检测，及时发现并