山东欧冶轴承有限公司

HXD3型机车部分典型故障分析及对策

2014-12-31

刘明杰 陈勇
(济南西机务段技术科,山东济南 250117)
  摘 要:对HXD3型机车电机轴承塌架、主变流器过热以及机车撒砂系统故障等进行原因分析,并介绍相应的针对性措施。
  关键词:HXD3型机车;故障原因;对策
  0 引言
  HXD3型大功率交流传动货运电力机车自2007年4月在京沪干线大批量投入运用以来,以其功率大、牵引定数高、操纵简单方便、运用质量可靠等特点得到机车运用部门的肯定。2008年后,随着运力的不断增加,牵引吨数超过了5500t,机车逐渐暴露出了一些典型故障,尤其HXD3 0093号以前的机车表现更加突出。
  1 电机轴承塌架故障原因分析及对策
  1.1 HXD3型机车轴承故障情况
  2008年6月份以来,HXD3 0093号以前的机车连续发生多起牵引电动机轴承故障,故障表现为机车走行部齿轮箱有浓烟冒出,拆解齿轮箱发现电机轴承盖严重过热变色,电机油封盖向外窜出,轴承油脂干涸,个别机车出现轴承卡死后轮对滑行现象。
  1.2 故障原因分析
  牵引电机为三相异步电动机,采用两个圆柱滚子轴承和一个轴向止推轴承组装固定。电机转子几乎无轴向窜动。齿轮侧轴承室装配示意如图1所示。轴承内圈与轴承盖摩擦碰撞生热并传导于油封盖,油封盖受热失去紧固状态向外侧窜出,引起电机轴承故障。
  图1中的轴承盖与轴承内圈之间存有间隙,通过电机轴向各零件组装后公差累计,形成不足1mm的间隙,电机出厂时为这种状态。电机非传动侧轴承室采用圆柱滚子轴承与止推轴承预紧装配。如图2所示,止推轴承、套3与端盖之间通过圆弧平键固定,此结构中轴承外圈切槽尺寸小不能将三者可靠固定,电机在运行中受到震动或轴向力作用后,使止推轴承外圈与套2发生相对移动,套2为铸铁材质耐磨性较差,尺寸变小使电机轴预紧状态变化,不能保证传动侧轴承内圈与端盖间隙的要求,传动侧端盖与内圈时而接触摩擦。
 
  1.3 对策
  电机非传动侧轴套换用钢材质轴套,与止推轴承外圈之间采用平键固定,在原装配工艺的基础上,提高组装后轴向位置的可靠性。更换故障电机的端盖、轴套、轴承和键,按照新的工艺方法安装。
  由于存在隐患的牵引电动机数量大,短时间内问题不能解决,济南西机务段总结已经发生故障机车电机出现的特点,发现轴承故障后齿轮箱与电机结合处必有油脂泄露,分析认为是由于传导热的作用,使连接处的橡胶件失效,齿轮箱油脂泄露,因此对运用中存在隐患的机车,要求地勤人员在机车整备时,检查齿轮箱与电机结合处,发现泄漏有新鲜油脂时,分解齿轮箱进一步检查,电机轴承油封盖外窜后,优先更换牵引电动机。
  2 机车主变流器过热故障的原因分析及对策
  机车在运行过程中,微机系统提示信息“牵引变流器故障或者牵引变流器超温”,与该变流器对应的牵引电动机消失牵引电流。此故障可能在机车6个变流器中相继交替出现,导致机车损失部分牵引动力,若机车剩余不足1/2的动力,则无法牵引列车。机车站内停留一段时间后,这种故障由于冷却散热作用而消失,若机车持续牵引一段时间,故障再次出现。该故障仅在2008年夏季就发生21起,其中8起导致机车不能牵引。
  2.1 故障原因分析
  HXD3型机车安装有两套变流装置,每套变流装置包含有3个主变流器和一个辅助变流器。主变流器向牵引电动机供电,辅助变流器向三相异步辅助电动机供电。主变流器采用水冷技术制造。冷却液为水与乙二醇的混和物,由水泵强迫循环,不断地将变流器硅元件上的热量带走,在散热器上由冷却风机将热量吹散到大气中。散热器位于机车中下部,风道为立式,由轴流通风机自上而下风吹冷却。由于机车散热器包括主变流器冷却液散热器和变压器油散热器,又称复合冷却器。
  如图3所示,冷却风由车顶孔板进入风路,在车顶设置有大孔的空气滤尘装置,这样,空气中的小尺寸杂物和灰尘将允许附着在散热器上,经过一段时间使用,散热器的散热效果逐渐下降。
  秋冬季节外界环境温度较低,自然冷却能力强,但是到了夏季气温变高,散热器的风吹散热效果占主要作用,由于散热器被灰尘杂物附着,散热效果大幅度下降,冷却液无法通过散热器有效地降温,Z终出现了主变流器超温故障,微机系统封锁变流器保护。
  2.2 对策
  1)机车在通风道的复合冷却器上部开有除尘口,需及时对复合冷却器上的杂物和灰尘进行清理,避免发生主变流器超温故障,微机系统封锁变流器保护现象。
  2)机车整备时,启动复合冷却器风机,使用布条法简易测量复合冷却器下方的通风量。若布条摆动剧烈,说明散热状态良好;若轻微摆动或静止,说明散热器脏污,打开复合冷却器车内的观察孔盖,使用水管淋洗散热器。
  3)根据机车运行故障纪录,如发生过主变流器超温故障,到段后打开复合冷却器车内的观察孔盖,使用水冲洗散热器。
  3 机车撒砂系统故障的原因分析及对策
  3.1 撒砂不畅问题的分析及对策
  HXD3型机车撒砂系统结构与其他国产型号机车相比撒砂管径很细,对砂子颗粒度要求较高,加上机车跨局轮乘使用,各地的用砂不统一,粉尘很容易导致砂子板结,阻塞管路,这样经常由于撒砂不畅而发生轮对空转。自机车2007年4月运用以来,在京沪5‰左右的上坡道或者雨天启动列车时,往往由于粉尘使砂子板结而砂路不畅通,不能有效改善轮对与钢轨之间的黏着状况,机车发生持续空转而不能牵引,对运输秩序造成了很大的影响。
  对于上述问题,采取以下对策:严格执行HXD3型机车提供的用砂标准,要求砂子颗粒度适中,避免参入粉尘,减少堵塞管路问题的发生。通过加强管理,要求司机出乘时必须认真试验检查机车撒砂系统的状态,出现砂路堵塞故障及时修理。
  3.2 砂箱体结构裂损问题的分析及对策
  机车砂箱固定部位出现疲劳裂纹,裂纹逐渐延伸,发展趋势必然导致其脱落。分析认为是固定结构强度偏小,因此厂家改进了砂箱吊耳和箱体结构,箱体盖板厚度加倍以提高强度,吊耳与箱体间连接方式变为穿入式双面施焊,大幅提高连接部位强度。
  4 结束语
  针对HXD3型机车以上部分故障,我段积极采取措施,与济南西机务段工程技术人员和司乘人员一起对问题进行总结,与主机厂和各个部件供应商一起对问题进行了及时处理,减少机车故障,对减小运输的干扰发挥了积极作用,希望为其他运用HXD3型电力机车的站段提供借鉴。
  参考文献
  [1]张有松,朱龙驹.韶山4型电力机车[M].北京:中国铁道出版社,2005.
  [2]高洪光.HXD3型交流传动货运电力机车[G].大连:中国北车集团大连机车车辆有限公司,2006.
 

来源:《电力机车与城轨车辆》第32卷第2期 2009年3月20日