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ND5型机车牵引电机大轴承在宁芜线烧损的原因分析及对策

2014-01-08

从鹏武
（南京东机务段，江苏南京　210046）

　　1　前言
　　南京东机务段共配属194台ND₅型机车，主要承担津浦线宁徐段货运列车的牵引任务，同时有部分机车担当皖赣线宁芜段货运列车牵引任务。ND₅型机车整体质量优良，在津浦线和皖赣线的运用效果均优于DF₄型机车，但担当皖赣线宁芜段货运列车牵引任务的ND₅型机车牵引电机大轴承烧损故障发生较多。经统计，1998年～2002年ND₅型机车牵引电机大轴承烧损故障，在津浦线运行的169台机车中只发生2件，而在皖赣线宁芜段运行的25台机车却发生了18件，表现异常，该故障给宁芜线铁路运输带来了不良影响。
　　2　原因分析
　　2.1 皖赣线弯道对牵引电机轴承负载的影响
　　宁芜线多弯道，机车在弯道运行时，为保证机车顺利通过，应适当增加该曲线段的轨距，即在宁芜线Z小曲线R455m处把轨距加宽5mm。同时，机车通过曲线时产生很大的离心力，为平衡离心力的作用，曲线外轨应高于曲线内轨，即有一定的曲线超高，在宁芜线Z小曲线R455m处曲线超高为100mm。
　　经计算，机车通过宁芜线Z小曲线R455m、曲线超高100mm处，运行速度为43.9km/h时未平衡离心力Z小。对客货混用的线路，既要通过高速的旅客列车，又要通过低速的货物列车，曲线超高的设置无法做到很理想，特别是线路设计时考虑通过的列车速度较低则曲线超高一般偏小，宁芜线就是如此，这样就导致列车提速后通过曲线时产生较大的未平衡离心力。ND₅型机车的离心力是这样传递的：车体离心力-心盘-摇枕-构架-导框-轴箱-轮缘-钢轨，它使轮轨间产生很大的横向作用力，轮轨间的冲击作用使电机产生很大的动载荷。
　　当机车通过曲线，特别是小半径曲线时，牵引电机相对于构架和轮对的位置将发生变化，牵引齿轮对的啮合状态也将发生变化，使牵引电机大轴承558830的状态和受力均恶化，轴承滚子端面和外圈挡边之间产生的摩擦和冲击，使轴承挡边和保持架断裂。从我段牵引电机大轴承损坏情况的统计可知，90％为大轴承的保持架和挡圈首先损坏，并进而导致轴承失效。
　　2.2 ND₅型机车与DF₄型机车构架和运用情况不同对牵引电机大轴承的影响
　　（1）牵引吨位不一样。目前宁芜线由ND₅型机车牵引货运列车，牵引定数为3300t，实际牵引吨位在3800t左右，实际超轴为15%以上；而DF₄型机车牵引3300t以上通过宁芜线众多曲线和长大坡道时显得很吃力，遇到路况不良（如下雨、下雪）时，通过长大坡道更困难，有时甚至爬不上去。ND₅型机车和DF₄型机车的实际牵引力相差很大，相应地ND₅型机车各部负载也大于DF₄型机车。
　　（2）轴箱定位方式不同。ND₅型机车轴箱采用导框定位，刚性连接。DF₄型机车轴箱定位，采用带有橡胶关节的轴箱拉杆定位，可以依靠拉杆上橡胶关节的径向、轴向及扭转弹性变形，实现各个方向的相对位移，使轮对与构架的联系成为弹性连接，可以抑制曲线通过时牵引电机相对于构架和轮对的位移变化。
　　（3）轴距不同。DF₄型机车的轴距为1.8m，ND₅型机车的轴距为2.07m，较长的轴距可以改善机车在直线运行时的稳定性，减少轮对对轨道的冲击，但曲线通过性能较差，产生了较大的侧压力。
　　3　解决措施
　　（1）在机车中修时加强对车下牵引电机大轴承的检查及静、动态检测工作，尽可能给担当宁芜线牵引任务的机车选配质量状态较优的牵引电机大轴承。
　　（2）在担当宁芜线牵引任务的机车上，牵引电机大轴承与牵引电机轴装配时过盈配合公差选用上限，加强大轴承的紧固力，防止轴承与轴之间发生松动故障。
　　（3）加强对装车牵引电机轴承状态的检查、监测，优先给担当宁芜线牵引任务的机车装机车轮对轴温报警装置，及时监测牵引电机大轴承的状态。
　　（4）严格控制宁芜线货运列车牵引吨位。同时提高司机操纵机车的平稳性，减少机车的冲击负荷。
　　自2003年以来，通过采取以上技术措施，使ND₅型机车牵引电机大轴承在宁芜线烧损故障明显减少，近两年仅发生2件，取得了很好的效果。
　　4　结语
　　由于宁芜线曲线较多且曲线半径较小，ND₅型机车的牵引工况和机车结构决定了机车曲线通过时轮对与牵引电机相对位置变化，导致牵引电机大轴承受力状态恶化，轴承滚子端面和外圈挡边之间产生的摩擦和冲击，使轴承挡边和保持架容易受损，这就是ND⁵型机车牵引电机大轴承在津浦直线运行时故障极少，而在宁芜线烧损故障较多的主要原因。我们通过开展技术攻关，分析故障原因并采取相应措施，有效地解决了该问题，为保障宁芜线运输畅通作出了一定贡献。

来源：《内燃机车》2005年05期

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