城市地鐵車輛-齒輪箱常見(jiàn)故障及診斷方法

齒輪箱作為轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的最重要部件之一，其作用是通過(guò)聯(lián)軸節(jié)傳遞電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩并驅(qū)動(dòng)車輪，傳遞地鐵車輛的牽引力。齒輪箱因其功能及結(jié)構(gòu)的特殊性，是轉(zhuǎn)向架中故障率最高的部件，其性能直接決定轉(zhuǎn)向架的運(yùn)用性能。地鐵齒輪箱漏油現(xiàn)象是比較常見(jiàn)的齒輪箱故障模式之一，主要原因有以下幾種：合箱面滲油、軸承密封漏油、端蓋排氣孔漏油、加油口和排油口漏油等。齒輪箱各部件出現(xiàn)的漏油、滲油，不僅會(huì)影響各部件表面工作狀態(tài)，甚至?xí)过X輪箱內(nèi)部其他小零件潤(rùn)滑能力下降，從而加劇溫度升高，使內(nèi)部零件出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損，最后導(dǎo)致齒輪箱的其他的相關(guān)部件損壞。所以做好對(duì)地鐵齒輪箱漏油原因的分析，并采取一些相關(guān)的措施解決這一問(wèn)題，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、齒輪箱原理與構(gòu)成地鐵車輛有兩種車型組成，分為動(dòng)車和拖車，其中不帶動(dòng)力的車輛為拖車，帶動(dòng)力起到傳遞能量的是動(dòng)車，動(dòng)車上懸掛有牽引電機(jī)和齒輪箱，動(dòng)車通過(guò)接收受電弓傳遞的電能，驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)旋轉(zhuǎn)，主要通過(guò)電力傳動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)動(dòng)能的變換和傳遞。齒輪箱作為變速機(jī)構(gòu)，將牽引電機(jī)較高的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為合適的輪對(duì)轉(zhuǎn)速，從而驅(qū)動(dòng)地鐵車輛前進(jìn)。地鐵車輛用驅(qū)動(dòng)齒輪箱位于動(dòng)力車體底部，一端懸掛在車軸上，另一端懸掛在構(gòu)架上。列車在高速運(yùn)行中，軌道的沖擊直接作用于齒輪箱上。

二、齒輪箱潤(rùn)滑方式地鐵車輛在正線運(yùn)行時(shí)，由于線路工況復(fù)雜，轉(zhuǎn)向架頻繁受到來(lái)自軌道的振動(dòng)和沖擊，為了提高齒輪箱的性能，保證箱內(nèi)各部件的壽命，在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須采取可靠的潤(rùn)滑和密封措施。齒輪箱的軸承與齒輪的潤(rùn)滑方式正是通過(guò)齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)箱內(nèi)潤(rùn)滑油的流動(dòng)，產(chǎn)生飛濺油霧來(lái)潤(rùn)滑的，即“飛濺潤(rùn)滑方式”，作用在齒輪與齒輪之間的嚙合面及箱體其它部位，實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪箱的冷卻和潤(rùn)滑，齒輪箱下箱體上有一個(gè)油標(biāo)，其上面有二條水平線，分別代表油位的最高油位、最低油位。正常工況下，油液面必須保持在最高油位和最低油位所示的兩線之間。

三、齒輪箱常見(jiàn)故障與處置

（1）迷宮密封故障迷宮密封故障可能有以下原因：齒輪箱在設(shè)計(jì)及制造過(guò)程中，由于迷宮密封設(shè)計(jì)不良或組裝質(zhì)量不佳，導(dǎo)致齒輪箱迷宮密封等部位裝配公差過(guò)大，迷宮密封處油氣容易滲出;加注齒輪箱潤(rùn)滑油過(guò)多，導(dǎo)致油位超出上刻度線，油位偏高會(huì)造成油氣從迷宮處逸出。具體解決措施有：將適量齒輪箱潤(rùn)滑油放出，調(diào)整油位至中刻度線附近，將油氣污染的齒輪箱外表面進(jìn)行清潔，定期觀察齒輪箱油位，若油位明顯下降或有明顯滴掛現(xiàn)象時(shí)，須退卸齒輪箱輸出端端蓋進(jìn)行內(nèi)部檢查，使用專用設(shè)備檢測(cè)尺寸及配合公差，對(duì)密封結(jié)構(gòu)和O型圈進(jìn)行更換處理。

（2）合箱面故障合箱面故障可能有以下原因：箱體合箱面處組裝不當(dāng)(密封膠或O形圈組裝不當(dāng))，密封膠涂抹不規(guī)范，密封膠未覆蓋整個(gè)結(jié)合面區(qū)域，可能導(dǎo)致潤(rùn)滑油從縫隙滲出;齒輪箱裝配時(shí)，在調(diào)整中間級(jí)軸承游隙前，箱體箱合箱面上涂抹密封膠，但結(jié)合面螺栓沒(méi)有全部把緊，待游隙調(diào)整完成后，部分密封膠可能已經(jīng)開(kāi)始硬化，之后再將結(jié)合面所有螺栓把緊時(shí)，并不能將密封膠擠壓平鋪均勻，導(dǎo)致部分區(qū)域存在縫隙或者遺漏點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致潤(rùn)滑油滲漏。具體解決措施有：嚴(yán)格按照檢修規(guī)范進(jìn)行清理及裝配，箱體合箱面涂抹密封膠后，調(diào)整軸承游隙等操作時(shí)確保所有螺栓按照規(guī)定把緊，按照相關(guān)要求選擇密封膠型號(hào)并規(guī)范涂抹。

（3）油標(biāo)位置故障油標(biāo)位置故障可能有以下原因：密封失效或安裝不良;異物擊打或玻璃蓋板上誤噴清洗劑導(dǎo)致玻璃板裂紋等。具體解決措施有：油位無(wú)下降時(shí)，定期觀察;無(wú)明顯滲油時(shí)，待正常檢修作業(yè)時(shí)更換;油位明顯下降或有明顯滲油時(shí)，立即更換。

（4）油品發(fā)黑故障油品發(fā)黑故障可能有以下原因：新軸承經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行磨合有可能導(dǎo)致油品發(fā)黑;更換后的新軸承滾珠上未去除的氧化皮可能在運(yùn)行過(guò)程中被油品沖刷脫落造成油品發(fā)黑落造成油品發(fā)黑;齒輪箱檢修過(guò)程中跑合試車用油未及時(shí)進(jìn)行更換，試車用油與新油(顏色較清亮)混合后會(huì)使油品顏色發(fā)黑。具體解決措施有：先觀察齒輪箱發(fā)黑的油品沉淀物是粉末狀還是金屬碎片狀，粉末狀的異物應(yīng)為齒輪箱內(nèi)部清潔度差產(chǎn)生，如果有金屬碎片則應(yīng)該找出原因，先放油沖洗齒輪箱，并重新加油，后續(xù)在進(jìn)行跑合試驗(yàn)時(shí)，試車結(jié)束后要趁熱抬高齒輪箱高速軸一端從注油磁性螺塞一側(cè)盡可能排盡齒輪箱中的油品。檢修過(guò)程中的跑和試車用油定期更換，保證油品清潔度。

（5）滲油、漏油故障由于采用非接觸式迷宮密封結(jié)構(gòu)，油霧會(huì)沿著迷宮密封間隙向外溢出。溢出過(guò)程中，絕大部分油霧冷凝回流至箱體，小部分油霧繼續(xù)向外擴(kuò)散，其中向外擴(kuò)散的油霧遇到冷空氣后會(huì)冷凝在軸承座和密封環(huán)的外表面，并與環(huán)境中的粉塵結(jié)合，多日累積則形成濕潤(rùn)灰漬吸附在箱體表面：另一部分冷凝在出水孔環(huán)形槽中，待冷卻后與外界冷卻的水汽一起由出水孔排出，在出水孔附近形成液體流掛痕跡，車輛運(yùn)行時(shí)可能導(dǎo)致流掛痕跡擴(kuò)散。此外，齒輪箱內(nèi)潤(rùn)滑油油量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致上述現(xiàn)象加劇。具體解決措施有：對(duì)于油灰已經(jīng)干燥的部位，請(qǐng)將油灰清理干凈，并用清洗劑清洗干凈，在密封連接部位及周邊涂一層硅膠密封。齒輪箱新加注潤(rùn)滑油后，須保證一個(gè)換油周期內(nèi)的潤(rùn)滑油泄漏量不會(huì)導(dǎo)致齒輪箱潤(rùn)滑油油位從中油位降低到最低油位以下，若潤(rùn)滑油油位逐步降低，無(wú)法滿足齒輪箱維護(hù)正常換油周期，結(jié)合檢修選擇適當(dāng)時(shí)間進(jìn)行堵漏措施，當(dāng)齒輪箱油位低于最低油位前，需要再次加注潤(rùn)滑油。

（6）油品乳化故障齒輪箱油品乳化故障可能有以下原因：主要原因是外界的粉塵、灰塵、水汽等從齒輪箱通氣器或者密封處吸入箱體內(nèi)部而導(dǎo)致，尤其在地鐵車輛通過(guò)隧道時(shí)齒輪箱通氣器處形成負(fù)壓，粉塵、灰塵、水汽等污染性微小顆粒易隨氣流倒灌至齒輪箱內(nèi)部并造成潤(rùn)滑油乳化或發(fā)黑。具體解決措施有：先排出舊油，再加入正常加油量5%的工作用油進(jìn)行沖洗，然后排放掉。加入正常油量的工作用油至標(biāo)準(zhǔn)油位，正常情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)1～3h，油溫可達(dá)40℃，齒輪箱停機(jī)后30min內(nèi)趁熱排放所有潤(rùn)滑油，再按使用維護(hù)要求重新加入工作用油至標(biāo)準(zhǔn)油位。正常運(yùn)行1～3個(gè)月時(shí)，對(duì)齒輪箱潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)，隨機(jī)取樣進(jìn)行理化試驗(yàn)，確保潤(rùn)滑油性能滿足使用要求。

四、齒輪箱的通用故障診斷方法齒輪箱如果出現(xiàn)故障，需要及時(shí)診斷，并能通過(guò)高效、科學(xué)的診斷方法迅速定位和判斷，診斷齒輪箱故障的通用方法有：頻譜分析方法，當(dāng)齒輪箱出現(xiàn)故障時(shí)，其振動(dòng)信號(hào)中包含的故障信息通常以調(diào)制的形式出現(xiàn)，通過(guò)解調(diào)故障信息就能知道故障問(wèn)題出處。信號(hào)分析方法，齒輪箱在工作過(guò)程中所產(chǎn)生的噪音、振動(dòng)和溫升等動(dòng)態(tài)信號(hào)，對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)使用專業(yè)設(shè)備采集，依據(jù)信號(hào)分析方法，對(duì)故障的分析和診斷。磨損分析方法，依據(jù)金屬磨損理論，通過(guò)采集齒輪箱潤(rùn)滑液中的樣品，對(duì)潤(rùn)滑液中的運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)試、含水量測(cè)試、金屬磨損分析，對(duì)潤(rùn)滑油液里的磨損金屬百萬(wàn)分比來(lái)判斷材料的來(lái)源，從而確定潤(rùn)滑液的狀態(tài)，對(duì)油品性能進(jìn)行綜合評(píng)估。