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ND5型機車牽引電機大軸承在寧蕪線燒損的原因分析及對策

2014-01-08

從鵬武
（南京東機務段，江蘇南京　210046）
　　1　前言
　　南京東機務段共配屬194臺ND5型機車，主要承擔津浦線寧徐段貨運列車的牽引任務，同時有部分機車擔當皖贛線寧蕪段貨運列車牽引任務。ND5型機車整體質量優良，在津浦線和皖贛線的運用效果均優于DF4型機車，但擔當皖贛線寧蕪段貨運列車牽引任務的ND5型機車牽引電機大軸承燒損故障發生較多。經統計，1998年～2002年ND5型機車牽引電機大軸承燒損故障，在津浦線運行的169臺機車中只發生2件，而在皖贛線寧蕪段運行的25臺機車卻發生了18件，表現異常，該故障給寧蕪線鐵路運輸帶來了不良影響。
　　2　原因分析
　　2.1 皖贛線彎道對牽引電機軸承負載的影響
　　寧蕪線多彎道，機車在彎道運行時，為保證機車順利通過，應適當增加該曲線段的軌距，即在寧蕪線Z小曲線R455m處把軌距加寬5mm。同時，機車通過曲線時產生很大的離心力，為平衡離心力的作用，曲線外軌應高于曲線內軌，即有一定的曲線超高，在寧蕪線Z小曲線R455m處曲線超高為100mm。
　　經計算，機車通過寧蕪線Z小曲線R455m、曲線超高100mm處，運行速度為43.9km/h時未平衡離心力Z小。對客貨混用的線路，既要通過高速的旅客列車，又要通過低速的貨物列車，曲線超高的設置無法做到很理想，特別是線路設計時考慮通過的列車速度較低則曲線超高一般偏小，寧蕪線就是如此，這樣就導致列車提速后通過曲線時產生較大的未平衡離心力。ND5型機車的離心力是這樣傳遞的：車體離心力-心盤-搖枕-構架-導框-軸箱-輪緣-鋼軌，它使輪軌間產生很大的橫向作用力，輪軌間的沖擊作用使電機產生很大的動載荷。
　　當機車通過曲線，特別是小半徑曲線時，牽引電機相對于構架和輪對的位置將發生變化，牽引齒輪對的嚙合狀態也將發生變化，使牽引電機大軸承558830的狀態和受力均惡化，軸承滾子端面和外圈擋邊之間產生的摩擦和沖擊，使軸承擋邊和保持架斷裂。從我段牽引電機大軸承損壞情況的統計可知，90％為大軸承的保持架和擋圈首先損壞，并進而導致軸承失效。
　　2.2 ND5型機車與DF4型機車構架和運用情況不同對牽引電機大軸承的影響
　　（1）牽引噸位不一樣。目前寧蕪線由ND5型機車牽引貨運列車，牽引定數為3300t，實際牽引噸位在3800t左右，實際超軸為15%以上；而DF4型機車牽引3300t以上通過寧蕪線眾多曲線和長大坡道時顯得很吃力，遇到路況不良（如下雨、下雪）時，通過長大坡道更困難，有時甚至爬不上去。ND5型機車和DF4型機車的實際牽引力相差很大，相應地ND5型機車各部負載也大于DF4型機車。 
　　（2）軸箱定位方式不同。ND5型機車軸箱采用導框定位，剛性連接。DF4型機車軸箱定位，采用帶有橡膠關節的軸箱拉桿定位，可以依靠拉桿上橡膠關節的徑向、軸向及扭轉彈性變形，實現各個方向的相對位移，使輪對與構架的聯系成為彈性連接，可以抑制曲線通過時牽引電機相對于構架和輪對的位移變化。
　　（3）軸距不同。DF4型機車的軸距為1.8m，ND5型機車的軸距為2.07m，較長的軸距可以改善機車在直線運行時的穩定性，減少輪對對軌道的沖擊，但曲線通過性能較差，產生了較大的側壓力。
　　3　解決措施
　　（1）在機車中修時加強對車下牽引電機大軸承的檢查及靜、動態檢測工作，盡可能給擔當寧蕪線牽引任務的機車選配質量狀態較優的牽引電機大軸承。
　　（2）在擔當寧蕪線牽引任務的機車上，牽引電機大軸承與牽引電機軸裝配時過盈配合公差選用上限，加強大軸承的緊固力，防止軸承與軸之間發生松動故障。
　　（3）加強對裝車牽引電機軸承狀態的檢查、監測，優先給擔當寧蕪線牽引任務的機車裝機車輪對軸溫報警裝置，及時監測牽引電機大軸承的狀態。
　　（4）嚴格控制寧蕪線貨運列車牽引噸位。同時提高司機操縱機車的平穩性，減少機車的沖擊負荷。
　　自2003年以來，通過采取以上技術措施，使ND5型機車牽引電機大軸承在寧蕪線燒損故障明顯減少，近兩年僅發生2件，取得了很好的效果。
　　4　結語
　　由于寧蕪線曲線較多且曲線半徑較小，ND5型機車的牽引工況和機車結構決定了機車曲線通過時輪對與牽引電機相對位置變化，導致牽引電機大軸承受力狀態惡化，軸承滾子端面和外圈擋邊之間產生的摩擦和沖擊，使軸承擋邊和保持架容易受損，這就是ND5型機車牽引電機大軸承在津浦直線運行時故障極少，而在寧蕪線燒損故障較多的主要原因。我們通過開展技術攻關，分析故障原因并采取相應措施，有效地解決了該問題，為保障寧蕪線運輸暢通作出了一定貢獻。

來源：《內燃機車》2005年05期