机车齿轮箱故障及处理方法分析

张省伟 王晓琴

（西安铁路职业技术学院 陕西 西安 710026）

引言

随着我国经济的快速发展，铁路运输任务也在大幅提升，为保证运输安全，提高机车运用率及提升效益，机车检修的任务也日加繁重。因此，在机车的检修任务中存在着时间紧，任务重，人员短缺，需求量大等困难。在日常检修中，齿轮箱故障一直是各型机车常见故障之一，其故障主要表现为齿轮箱漏油，所以，分析齿轮箱的构造和润滑机理并对其防漏油技术进行研究是节约成本，提高质量，提升效率的有效手段。

1 齿轮箱构造

在各型机车转向架中，为了保证小齿轮和大齿轮正确啮合工作，均设计了齿轮箱结构，将大小齿轮密封在齿轮箱内，以便起到润滑、防尘、防砂石的作用[1-2]。齿轮箱通常由上箱体和下箱体组成，采用低碳钢焊接结构，齿轮工作过程中会使箱内温度和压力升高，为保证齿轮箱内外部气压平衡，一般在上箱体焊装有气管或透气孔（呼吸孔），在下箱体的底部安装用来放油或加油的螺堵和油嘴，油嘴上部设置具有良好密封性能的阀盖以及油尺，为保证上下箱体合口处的密封，一般采用在箱体周围设置内外挡板，安装毛毡条，在大领圈和小领圈处设置挡油槽或橡胶圈，并使用粘结性能好，耐油、耐磨、耐老化的合成材料等办法以达到密封效果，上下箱体一般采用螺栓固定于电机端部的外壳上，使它们之间不能发生相对位移，齿轮箱的构造及其装配结构如图1和图2所示。

图1 齿轮箱的构造

图2 齿轮箱装配结构

齿轮箱底部储存有一定量的润滑油，传动大齿轮底部大约有一个齿高的深度是处于润滑油中的，工作时，快速旋转的大齿轮各齿带动润滑油飞溅起来，将润滑油带到齿轮啮合部对齿轮工作面进行润滑，也使得齿轮箱内壁涂满润滑油[3-4]。

2 齿轮箱漏油故障问题的提出

齿轮箱检修要求检查上下箱体合口结合面直线度，大领圈和小领圈圆柱度，呼吸孔、回油孔、给油孔是否通畅，更新润滑油及密封件，组装后测量齿轮箱与车轮轮毂间距。检修的目的均是为了最大限度地减轻齿轮箱漏油，保证齿轮正常工作。

某机务段全年齿轮箱检修统计数据显示，年均临修齿轮箱316余副。单月平均临修齿轮箱26.3副，其中：大领圈漏油56副，占下车比例17.7%；合口平面漏油56副，占下车比例17.7%；裂纹漏油112副，占下车比例35.4%；毛毡条侧漏油72副，占下车比例22.8%；回油槽漏油22副，占下车比例6.96%。经了解，齿轮箱漏油故障在各机务段配属的各车型均时有发生，属于常见典型故障。检修一副齿轮箱（2个）从引车入库、分解、架车、处理、落车到高低压试验共需花费大约7 000元，不但使得机车检修工作任务加重，而且占用机车检修资源，同时会加剧库内整备股道拥挤[1]。

3 齿轮箱漏油故障原因分析

通过对多个机务段机车转向架检修现状的调研，针对齿轮箱漏油故障现象进行统计，对主要漏油原因进行分析总结，结果如下：

1）齿轮箱与牵引电机及抱轴箱之间的连接方式通常采用刚性连接，无橡胶或弹簧等缓冲装置，使得齿轮箱直接承受由轮对和牵引电机传递来的各种复杂的冲击振动，齿轮箱安装座易裂损造成漏油；

2）呼吸孔易裂损造成漏油；

3）小领圈处易夹断造成漏油；

4）大领圈侧胶条移动外窜，易断裂造成漏油；

5）轮轴镶套齿轮箱与领圈之间会因制动力、重力及冲击力等原因出现相对运动，导致领圈焊接部位出现裂纹，齿轮箱内的润滑油沿着裂纹渗漏造成漏油；

6）毛毡条设计不合理，与毛毡条槽的宽度、高度不相符合，毛毡条质量参差不齐，存在弹性较差问题，毛毡条易老化收缩，产生永久变形，使毛毡条弹力变差，不能依靠自身的弹力来弥补磨耗及收缩后的空隙导致毛毡条磨耗后漏油；

7）合口形状不利于密封，造成合口处易漏油；

8）整体组装方法不当，未严格执行工艺流程，造成漏油；

9）油位不便于观察，且油尺常掉落齿轮箱内，造成大小齿轮啮合不良，形成非正常磨耗；

10）因减震性能不良，转向架震动太大造成齿轮箱总体工作状况不好易加剧漏油，尤其是在曲线多、曲线半径小的复杂路段，以及冬季因钢轨收缩导致轨缝变大，使机车运行时冲击加剧，齿轮箱更易受损漏油；

11）齿轮运转过程中产生高温，使齿轮箱内压力增大并使飞溅的润滑油产生雾化现象，油污堵塞呼吸孔后，齿轮箱内压力不能及时排出，使齿轮箱内外压力差增大，齿轮箱内部油气混合物从合口处或大小领圈密封处等间隙向外窜出造成漏油。

4 故障处理方法

针对存在的问题可考虑对齿轮箱局部结构及检修工艺进行改进或对转向架部件进行适当地调整，建议采用以下方法：

1）针对齿轮箱呼吸孔处漏油现象严重的问题，除定期检修清理呼吸孔外，考虑在齿轮箱呼吸孔处加装补强板，使其坚固不易裂，缓解漏油现象。另外，考虑在下箱体靠近大领圈的位置，开通略向内侧下部倾斜的通气孔，使齿轮箱内外压力更容易达到平衡，该部位在润滑油位之上和传动大齿轮的侧面，润滑油不易溅到该通气孔处，因此不会形成新的漏油故障。

2）针对齿轮箱上下安装座由于震动受力较大，易裂损，造成漏油现象严重的问题，考虑将上下安装座分别改为具有一定刚度的弹性连接方式，以起到减弱振动的作用，减少裂纹的发生，防止漏油。

3）针对齿轮箱毛毡条侧回油不通畅、不及时，易造成漏油的问题，除及时疏通泄油孔外，可在齿轮箱毛毡条侧打孔或扩大垂直方向泄油孔，以便于顺利回油，且回油孔孔径增大能使高压油及时回到齿轮箱从而防止润滑油向齿轮箱外窜出，从而防止漏油。

4）因齿轮箱合口为插入式，易变形及裂损造成漏油，将齿轮箱合口改为平面接触，这样便不易造成合口变形，有利于减少漏油。其次，在齿轮箱上箱处焊接挡油板或将箱内壁改为防漏油波形花纹，均可显著减轻齿轮高转速时高压油向合口平面的冲击现象，这也有利于减少合口漏油。另外，将上下箱体的合口面宽度增大，并进行聚合金属涂镀和磨削处理，也可提升合口面密封效果。

5）针对齿轮箱油位不便于人员观察，且油尺常掉落齿轮箱内的问题，可将齿轮箱油尺改装为油位透视镜，代替油尺，这样更便于观察油位，而且还能有效地避免油尺的掉落。

6）针对齿轮箱大领圈侧胶条易断裂或移动外窜，造成漏油的问题，可将齿轮箱大领圈侧胶条改为T形嵌入式胶条，这样能有效防止胶条移动外窜和断裂现象。

7）针对小领圈处易被夹断造成漏油的问题，可将小领圈两边各做出适当的倒角，这样上下箱合口时小领圈不会因被挤出过多的余量而被切断，且有光滑的倒角不易切割小领圈，可使漏油减少。

8）针对转向架震动大造成齿轮箱总体工作状况不好的问题，可对转向架一系悬挂的圆簧以及二系悬挂的橡胶堆进行修改及选配，或对横向油压减震器、垂向油压减震器进行试验选型，以达到显著减少转向架的震动及线路的冲击对齿轮箱总体工作状况的影响。

9）针对齿轮箱整体组装方法、工艺流程及配件进行统一调整及修改，如：用油将毛毡条充分浸泡增加毛毡条的高度和弹性后再组装，并在毛毡槽内部先垫一层聚胺酯胶垫，并进行定期补油和防污处理；严格把控耗材配件质量，对毛毡条的宽度、高度等参数和胶皮质量严格按照规定进行验收，不合格的产品禁止入库使用；强调严格执行检修工艺流程，如果发现齿轮箱漏油现象，应将齿轮箱整体拆下后进行检修，安装时要精确测量数据；组织统一培训学习检修工艺，以降低齿轮箱整体组装时出现的漏洞。

5 结束语

本文主要分析了齿轮箱的结构及润滑机理，针对齿轮箱常见故障提出了处理建议，具有操作简单，成本低，易实现及实施后故障复发率低等优点，适合运用于检修部门的技术创新改造，有助于减少机车故障。