內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動軸機(jī)械振動的原因及處理分析

周善榮

摘 要：本文主要分析昆鋼鐵路運(yùn)輸分公司內(nèi)燃機(jī)車應(yīng)用中液力傳動箱電機(jī)傳動軸出現(xiàn)機(jī)械振動或是扭斷的問題，找出引起電機(jī)傳動軸機(jī)械振動的原因，提出相應(yīng)的處理措施，結(jié)合本文提出的措施觀點(diǎn)，消除電機(jī)傳動軸機(jī)械振動異常的問題，從而提高機(jī)車修理的效果，確保其具備良好的性能，以滿足鐵路運(yùn)輸?shù)男枨蟆?/p>

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車;電機(jī)傳動軸;振動原因;處理措施

通常情況下，內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)用中液力傳動箱電機(jī)傳動軸出現(xiàn)機(jī)械振動，屬于內(nèi)燃機(jī)車故障中相對小的問題，目前還沒有系統(tǒng)分析原因并提出應(yīng)對措施的相關(guān)文章。本文以該故障排除實踐為基礎(chǔ)，不斷總結(jié)該故障的處理方法。運(yùn)用內(nèi)燃機(jī)車修理理論，分析產(chǎn)生原因，結(jié)合修理工作實踐經(jīng)驗，提出科學(xué)合理、行之有效的解決辦法，提高電機(jī)傳動軸機(jī)械振動故障排除的能力，經(jīng)濟(jì)、高效地恢復(fù)內(nèi)燃機(jī)車性能。

1.內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動軸機(jī)械振動

當(dāng)前，某鐵路運(yùn)輸分公司共有21臺內(nèi)燃機(jī)車，車型較復(fù)雜，大體可分為兩大系列（DFH系列和GK系列）。兩種液力傳動箱都是通過電機(jī)傳動軸與起動發(fā)電機(jī)相連接。鐵路運(yùn)輸分公司牽引動力全部由內(nèi)燃機(jī)車承擔(dān)。隨著投入運(yùn)用時間不斷延長，機(jī)車液力傳動箱電機(jī)傳動軸存在異常機(jī)械振動和噪音過大的問題，直接影響司機(jī)的正常工作，使司機(jī)的工作條件更趨惡劣。因此，電機(jī)傳動軸異常振動問題必須高度重視。

2.內(nèi)燃機(jī)車電機(jī)傳動軸機(jī)械振動發(fā)生的原因

電機(jī)傳動軸位于液力傳動箱最上一箱內(nèi)，是箱體尾部的一根功率輸出軸，專為起動發(fā)電機(jī)而設(shè)置，主要由齒輪軸、軸承、電機(jī)萬向軸、法蘭盤、彈性聯(lián)軸節(jié)等組成。

2.1動力源影響因素

鐵路運(yùn)輸分公司有19臺內(nèi)燃機(jī)車，裝備12V180ZJ（C）型柴油機(jī)作為動力源，電機(jī)傳動軸通過液力傳動箱第一輸入軸與柴油機(jī)曲軸相連接。因此電機(jī)傳動軸的平穩(wěn)性由柴油機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)決定，柴油機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)程度則由柴油機(jī)各氣缸的爆發(fā)壓力均勻程度來決定。影響柴油機(jī)各氣缸工作均勻性的因素有：噴油狀況、燃燒情況等。通過對幾年的檢修記錄分析，認(rèn)為當(dāng)柴油機(jī)噴油參數(shù)不良、活塞環(huán)閉口間隙超差時，必然出現(xiàn)柴油機(jī)燃燒不良，各氣缸工作不均勻，使曲軸產(chǎn)生振動和轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，此時電機(jī)傳動軸出現(xiàn)軸向機(jī)械振動。原因是液力傳動箱輸入軸采用斜齒圓柱齒輪（模數(shù) mn= 5，螺旋角β= 13°42′50″）來滿足高速重載、傳動平穩(wěn)的要求，當(dāng)輸入軸齒輪與電機(jī)傳動軸齒輪嚙合時，由于輸入軸產(chǎn)生振動和轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，使齒輪的輪齒間產(chǎn)生沖擊，其軸向沖擊力造成電機(jī)傳動軸軸向振動，并引起旋轉(zhuǎn)部件異常噪音[2]。此時，如電機(jī)傳動軸軸向定位軸承（3E176313KQT）的軸向間隙還未超限，升高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，由于旋轉(zhuǎn)機(jī)件的慣性力作用，電機(jī)傳動軸的軸向振動趨緩的現(xiàn)象;如該軸承的軸向間隙已超限，則出現(xiàn)振動加劇的現(xiàn)象。

2.2旋轉(zhuǎn)軸系的影響因素

首先是軸系各軸的同軸度影響。起動發(fā)電機(jī)通過彈性聯(lián)軸節(jié)、電機(jī)萬向軸與電機(jī)傳動軸相連接。盡管彈性聯(lián)軸節(jié)和電機(jī)萬向軸都有補(bǔ)償同軸度偏差的作用，但仍然對起動發(fā)電機(jī)的

安裝精度有一定的要求[3]。如安裝誤差較大，因電機(jī)萬向軸兩個法蘭盤之間不平行，引起軸線偏移，使連接法蘭盤之間的電機(jī)萬向軸彎曲、變形，引起異常機(jī)械振動及噪音。DFH21型1004#、DFH5B 型 3029# 機(jī)車都曾出現(xiàn)因起動發(fā)電機(jī)安裝誤差大而引起機(jī)械振動大的問題，其中3029#機(jī)車由于柴油機(jī)燃燒不良造成電機(jī)傳動軸軸向振動大，同時又由于起動發(fā)電機(jī)安裝誤差大，超出了彈性聯(lián)軸節(jié)的允許補(bǔ)償偏移量。久而久之，致使彈性聯(lián)軸節(jié)扭斷，造成了2008 年“9·13”機(jī)破事故。因此正確地安裝起電發(fā)動機(jī)，消除各軸的軸線偏移，電機(jī)傳動軸的機(jī)械振動和噪音就能明顯減少。其次是電機(jī)萬向軸不平衡力矩的影響。為了保證電機(jī)萬向軸在高速旋轉(zhuǎn)下工作平穩(wěn)，裝配時，要進(jìn)行動平衡試驗，即確保萬向軸旋轉(zhuǎn)軸線與慣性主軸線相重合。機(jī)車在投入運(yùn)用幾年后，由于電機(jī)萬向軸磨損和檢修中組裝裝配誤差較大等原因，幾臺機(jī)車出現(xiàn)了電機(jī)萬向軸振動大的問題。通過組織相關(guān)技術(shù)人員檢查發(fā)現(xiàn)，電機(jī)萬向軸高速旋轉(zhuǎn)時徑向產(chǎn)生3 mm ～ 4 mm的重影，造成了電機(jī)萬向軸不平衡力矩超限，引起電機(jī)萬向軸異常振動，進(jìn)而影響機(jī)車的安全運(yùn)行。針對該問題，根據(jù)萬向軸旋轉(zhuǎn)軸線與慣性主軸線相重合的原則，采取重新調(diào)整十字銷軸承安裝位置或更換不良十字銷軸承的方法，消除萬向軸旋轉(zhuǎn)時的重影，同時在安裝中將法蘭盤接觸面徹底清掃干凈，按規(guī)定力矩緊固螺栓等手段[4]，避免了電機(jī)萬向軸不平衡力矩的影響，電機(jī)萬向軸機(jī)械振動和噪音明顯減小。再者是潤滑不良的影響。最后是潤滑不良的影響。液力傳動箱的潤滑是一個很重要的問題，它直接關(guān)系到機(jī)車運(yùn)用的安全可靠性及軸承、齒輪的使用壽命，因此在設(shè)計和檢修時都較為重視。液力傳動箱內(nèi)部的潤滑系統(tǒng)采用供油泵提供壓力油來潤滑各齒輪、軸承，只要供油泵狀態(tài)良好、油道無阻塞和泄漏，箱內(nèi)各件均處于良好的潤滑狀態(tài)。而電機(jī)萬向軸是一根裝在箱外高速旋轉(zhuǎn)的部件，對十字銷軸承和花鍵連接部采用潤滑油脂進(jìn)行潤滑，在高速旋轉(zhuǎn)中由于離心力作用，油脂易從縫隙或損壞的黃油嘴中甩出。如果在日常維護(hù)和保養(yǎng)稍有疏忽，就容易造成電機(jī)萬向軸十字銷軸承、花鍵連接部出現(xiàn)潤滑不良的情況。

3.解決措施探討

機(jī)車運(yùn)用過程中，如發(fā)現(xiàn)電機(jī)傳動軸機(jī)械振動大，產(chǎn)生異常噪音時，應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行仔細(xì)檢查和處理，具體如下：（1）檢查、維護(hù)措施到位。柴油機(jī)各氣缸工作的均勻性是保證讓電機(jī)傳動軸齒輪平穩(wěn)嚙合的關(guān)鍵。機(jī)車使用中應(yīng)定期按工藝技術(shù)要求校正噴油參數(shù)、調(diào)整氣閥間隙、更換不良活塞環(huán)等，確保柴油機(jī)工作正常。（2）電機(jī)傳動軸如出現(xiàn)抽承軸向間隙超限現(xiàn)象，應(yīng)及時更換。（3）加強(qiáng)日常對電機(jī)萬向軸的維護(hù)與保養(yǎng)，定期加注潤滑脂，保證萬向軸各部潤滑良好。此外還要確保矯正、安裝方法必須正確。校正起動發(fā)電機(jī)的安裝誤差，這是消除電機(jī)傳動軸機(jī)械振動大的有效手段。電機(jī)萬向軸在安裝中，要保證兩端法蘭盤接觸面清潔干凈，聯(lián)接螺栓達(dá)到規(guī)定的預(yù)緊力，電機(jī)萬向軸旋轉(zhuǎn)徑向無重影。

4.結(jié)束語

綜上所述，機(jī)車電機(jī)傳動軸振動大、噪音大的問題，不僅能提高機(jī)車的修理質(zhì)量，又能防止發(fā)生機(jī)車異常振動、機(jī)破事故，更重要的是為運(yùn)輸生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)用提供了技術(shù)狀態(tài)良好的機(jī)車，確保了鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?、正常運(yùn)行。而昆鋼公司正處于“三年保生存兩年轉(zhuǎn)型發(fā)展”的關(guān)鍵階段，以問題為導(dǎo)向，用科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鞣椒?，以解決好鐵路運(yùn)輸設(shè)備存在的問題，才能真正滿足運(yùn)輸生產(chǎn)需要，促進(jìn)該企業(yè)穩(wěn)定長遠(yuǎn)地發(fā)展。

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