內(nèi)燃機車電機傳動軸機械振動的原因及處理分析

于淼

摘要：內(nèi)燃機是相關(guān)工業(yè)設(shè)備和器械中的重要動力設(shè)備，內(nèi)燃機的工作效率和功能對于生產(chǎn)發(fā)展影響重大，這也是相關(guān)機械設(shè)備應(yīng)用中的技術(shù)集中型環(huán)節(jié)，對此，必須要確保內(nèi)燃機的工作效率，減少其故障發(fā)生。而在內(nèi)燃機的組成結(jié)構(gòu)中，電機傳動效果是關(guān)鍵，而在實際應(yīng)用中，一些內(nèi)燃機車電機傳動軸在使用中會經(jīng)常出現(xiàn)機械振動的問題，嚴重情況下還可能直接扭斷，對于機械設(shè)備使用會產(chǎn)生較大影響。對此，本文就內(nèi)燃機車電機傳動軸機械振動問題進行介紹，分析機械振動產(chǎn)生的原因，并就這類問題的解決提出一些方法參考。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機車;電機傳動軸;機械振動;原因

0 ?引言

內(nèi)燃機車應(yīng)用的是液力傳動箱電機傳動軸，使用中出現(xiàn)機械振動，實際上是內(nèi)燃機車故障中的小問題，但是如果不及時解決，對于內(nèi)燃機電機傳動軸的有效工作還是會導(dǎo)致一定影響的。而目前針對這一機械振動問題，還沒有比較系統(tǒng)的原因分析和措施應(yīng)對的研究，對此，研究采取故障排除的方法，為內(nèi)燃機車電機傳動軸機械振動問題分析和解決提供一些思路，以實現(xiàn)電機傳動軸機械振動問題的有效解決。

1 ?問題描述

內(nèi)燃機在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域以及交通運輸領(lǐng)域都有比較廣泛的應(yīng)用，是相關(guān)生產(chǎn)和運營中比較關(guān)鍵的動力設(shè)備。就運輸公司來看，內(nèi)燃機在相關(guān)交通運輸工具中，主要是為車輛提供強大的動力支撐。目前在交通運輸領(lǐng)域，鐵路交通中的內(nèi)燃機應(yīng)用最為典型，DFH系統(tǒng)的機車裝備的液力傳動箱使用機械換向裝置以及機械雙信號換擋裝置，相應(yīng)的箱體中一般只包含一套液力變扭器，這類變扭器的結(jié)構(gòu)比較完善，換向的沖擊力也比較大，實際的維護檢修工作難度也很大。GK系統(tǒng)機車液力傳動箱則是使用電子換單系統(tǒng)以及電控液力換向系統(tǒng)，其中包含前向以及后向液力變扭器，可以進行靈活換擋換向，操作比較簡單方便。這兩種液力傳動箱的應(yīng)用中，都需要借助電機傳動軸和起動發(fā)電機連接來完成相應(yīng)的操作過程。

隨著內(nèi)燃機在鐵路運輸中的作用不斷提升，相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展完善，內(nèi)燃機在鐵路運輸中的牽引動力中，內(nèi)燃機所占的比重不斷提升。而就相關(guān)機車司機反映，在內(nèi)燃機車運營中，液力傳動箱電機傳動軸的機械振動問題比較明顯，因此導(dǎo)致的噪音和振動在一定程度上影響了機車運行中的舒適度和安全性。就鐵路交通運輸中近十年的電機傳動軸故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，存在的電機傳動軸故障共有32起，而其中，聯(lián)軸節(jié)扭斷故障就占據(jù)了將近20%。這種問題故障發(fā)生，嚴重情況下會導(dǎo)致機車在起動的時候，聯(lián)軸節(jié)扭斷，此時電機萬向軸花鍵套部定位功能失效，會導(dǎo)致冷卻單節(jié)受損，還會導(dǎo)致百葉窗相關(guān)部件損壞，導(dǎo)致機破事故發(fā)生，嚴重情況下還會導(dǎo)致機車整體安全運行受到影響。值得注意的是，GK系統(tǒng)機車中，電機傳動軸和司機室距離比較近，在機械振動問題發(fā)生時，還會干擾司機的駕駛工作，對此，需要對這一問題引起重視。

2 ?機械振動原因分析

電機傳動軸的位置一般在液力傳動箱的最上部，是箱體尾部的一根功率輸出軸，專門為起動發(fā)電機設(shè)置的。在內(nèi)熱機車電機運轉(zhuǎn)中，其主要工作部件的功率傳輸路徑大致如下：

柴油機——第一萬向軸——液力傳動箱第一輸入軸——齒輪軸——彈性聯(lián)軸節(jié)——電機萬向軸——法蘭盤——主發(fā)電機。

在柴油機工作的過程中，起動發(fā)電機在蓄電池供電下實現(xiàn)運轉(zhuǎn)，為柴油機工作提供必要的動力，在柴油機起動后，在液力傳動箱輸入軸驅(qū)動作用下，起動發(fā)電機工作，并為車輛的照明和控制提供能量支持，并為蓄電池充電。在內(nèi)燃機工作的過程中，電機傳動軸一直是高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這時候的起動發(fā)電機一直是處于工作狀態(tài)的。按照電機傳動軸位置和相應(yīng)的工作狀況，可以推斷電機傳動軸機械振動的原因包含三點。

2.1 動力源問題

以柴油機作為主要動力源的內(nèi)燃機車，其電機傳動軸借助液力傳動箱的第一輸入軸和柴油機曲軸連接，所以，電機傳動軸平穩(wěn)性是受到柴油機曲軸旋轉(zhuǎn)影響的，柴油機曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)度也是柴油機中對應(yīng)的氣缸爆發(fā)壓力均勻度影響的。

就柴油機相關(guān)氣缸工作均勻性影響因素來看，主要包含噴油狀態(tài)以及燃燒情況等，在經(jīng)過近幾年這類問題的檢修分析中發(fā)現(xiàn)，柴油機噴油參數(shù)不良、活塞環(huán)閉口接縫超差等原因，導(dǎo)致柴油機的燃燒出現(xiàn)問題，相應(yīng)的氣缸工作均勻性不足，導(dǎo)致曲軸振動和轉(zhuǎn)速不穩(wěn)問題突出，這時候，電機傳動軸的軸向機械振動問題就出現(xiàn)了。這是因為液力傳動箱輸入軸使用的是斜齒圓柱齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計，起作用是是一個高速重載、傳動平穩(wěn)要求的，在輸入軸齒輪和電機傳動軸齒輪齒合情況下，因為輸入軸的震動和轉(zhuǎn)速影響，導(dǎo)致齒輪的輪齒間沖擊比較嚴重，相應(yīng)的軸向沖擊力會導(dǎo)致電機傳動軸軸向出現(xiàn)振動問題，應(yīng)在相應(yīng)故障部位出現(xiàn)異常噪音。

這種情況下，要是電機傳動軸軸向定位軸承的軸向間隙沒有超出負荷，在柴油機轉(zhuǎn)速加快的情況下，因為旋轉(zhuǎn)部位的慣性作用，會導(dǎo)致電機傳動軸軸向振動趨勢明顯，這時候軸承軸向間隙就會超出范圍，導(dǎo)致振動加劇的問題發(fā)生。

2.2 旋轉(zhuǎn)軸系作用

就電機傳動軸的旋轉(zhuǎn)軸系影響來看，主要集中以下幾個方面：

第一，軸系各軸同軸度作用。在起動發(fā)電機的工作中，通過彈性聯(lián)軸節(jié)和萬向軸、傳動軸連接，這時候的聯(lián)軸節(jié)和萬向軸之間的補償偏差影響下，會導(dǎo)致對于起動發(fā)電機安裝精度的影響。要是安裝無差別比較明顯的情況下，電機萬向軸相應(yīng)法蘭盤之間平衡被打破，就會導(dǎo)致軸線的偏移，造成連接法蘭盤之間的電機萬向軸彎曲變形，導(dǎo)致機械振動問題出現(xiàn)。這類問題在起動發(fā)電機安裝和使用中經(jīng)常出現(xiàn)，因為柴油機燃燒導(dǎo)致的電機傳動軸軸向振動問題，還會導(dǎo)致起動發(fā)電機安裝誤差出現(xiàn)，這樣長此以往，積累下來，就會導(dǎo)致聯(lián)軸節(jié)扭斷，引發(fā)機破事故，對于車輛的安全有效運營是非常不利的。所以，需要在起動發(fā)電機的安裝中，確保軸線安裝偏差控制在合理范圍內(nèi)，這對于預(yù)防和減少電機傳動軸機械振動問題很有必要。

第二，萬向軸不平衡力矩作用。要確保電機萬向軸在快速運轉(zhuǎn)的情況下，保持自身工作平穩(wěn)性，在具體的裝配中，需要實施動平衡試驗，保證萬向軸旋轉(zhuǎn)軸線和慣性主軸線之間的重合。在機車運營一段周期后，因為萬向軸會產(chǎn)生一定磨損，在相關(guān)檢修中也會存在一些組裝裝配誤差問題，這樣機車出現(xiàn)萬向軸振動問題就比較常見了。在相關(guān)檢查中發(fā)現(xiàn)，萬向軸高速運轉(zhuǎn)的情況下，會產(chǎn)生重影，也會導(dǎo)致萬向軸出現(xiàn)不平衡力矩，導(dǎo)致異常的震動問題，這也會導(dǎo)致機車安全性受到影響。

對此，需要按照萬向軸旋轉(zhuǎn)軸線和慣性主軸線的重合，重新將軸承安裝位置進行調(diào)整，使用優(yōu)質(zhì)的十字銷軸承，避免重影問題。并在法蘭盤安裝中，做好清理工作，根據(jù)定力矩緊固需要，避免不平衡力矩問題發(fā)生。

2.3 潤滑處理不當(dāng)問題

液力傳動箱中，潤滑也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這對于機車運行安全性和可靠性會產(chǎn)生一定的影響，相關(guān)的軸承、齒輪使用壽命也會因此受到影響。所以，在設(shè)計和檢修中，都需要對于潤滑部分提升重視，夜里傳動箱中相關(guān)潤滑系統(tǒng)是通過供油泵來提供壓力油，對齒輪和軸承進行潤滑，保持供油泵的良好狀態(tài)，確保油道暢通，避免泄露。就電機萬向軸來看，其一直處于高速運轉(zhuǎn)中，對此，需要對于十字銷軸承部位進行潤滑，保持相關(guān)部件處于良好的運行狀態(tài)。在車輛行駛中，因為柴油機旋轉(zhuǎn)方向作用，所以扭矩傳遞方向也是固定的，因此，萬向軸十字銷下不夠用部位出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致異常機械振動問題。

3 ?內(nèi)燃機電機傳動軸機械振動問題處理對策

針對上述的內(nèi)燃機電機傳動機械振動問題，首先要做好檢查和維護措施，柴油機相應(yīng)氣缸工作均勻性是電機傳動軸齒輪平穩(wěn)耦合。機車在應(yīng)用中，需要按時根據(jù)工藝技術(shù)要求來矯正噴油參數(shù)，做好氣閥間隙調(diào)整，及時更換活塞等，確保柴油機工作正常。電機傳動軸要是出現(xiàn)異常問題，也需要盡快更換。

要做好電機萬向軸維護合并保養(yǎng)，要做好潤滑脂及時添加，保證合理用量。針對傳動軸進行校正和安裝，要及時校正起動發(fā)電機安裝誤差問題，確保兩端法蘭盤接觸面整潔，避免重影問題。

4 ?總結(jié)

針對內(nèi)燃機車電機傳動軸機械振動問題，要明確導(dǎo)致機械振動的具體原因，做好相關(guān)因素分析，明確了導(dǎo)致內(nèi)燃機電機傳動軸機械振動問題的原因主要包含各軸同軸度問題影響、萬向軸不平衡力矩影響、潤滑處理不當(dāng)?shù)龋槍ο鄳?yīng)的問題，需要進一步完善相關(guān)對策，針對性的做好相關(guān)基礎(chǔ)處理，在日常的內(nèi)燃機電機傳動軸使用中，要盡可能減小安裝誤差，對于影響傳動軸正常工作的因素進行分析，并要及時做好相關(guān)檢修工作，對于相關(guān)設(shè)備部位進行保養(yǎng)，及時添加潤滑脂，把握主要的故障問題發(fā)生點，及時更換老舊的零部件，確保整體傳動效果，有效緩解電機傳動軸的機械振動問題。

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