深圳地铁5号线国产化齿轮箱检修工艺优化

邱永红，邱仕勇，姜宇飞

1.株洲九方装备驱动技术有限公司 湖南株洲 412001

2.株洲九方装备股份有限公司 湖南株洲 412001

1 序言

深圳地铁5号线国产化齿轮箱（以下简称深5国产化齿轮箱）是中车株洲电力机车有限公司（以下简称中车株机）2010年地铁齿轮箱国产化项目的产品，共组装8列车，其余齿轮箱为福伊特与安捷达提供的进口齿轮箱。目前已进入轮对大修年限，经过我公司十几年的现场运行跟踪及与客户的沟通了解，国产化齿轮箱在线运行情况漏油严重，约60%存在不同程度的漏油；同时20%进口齿轮箱也存在漏油现象。通过与中车株机维保部、深圳地铁公司深入技术沟通后，最后确定由我公司进行试修。

本文以深5国产化齿轮箱检修为例，针对系统解决检修齿轮箱漏油、异响等问题，提供一种具有实际参考价值的检修技术方案。

2 检修前现状调查

经过现场调查与用户交流，深5国产化齿轮箱运行过程中主要存在或发生过以下问题（见图1～图8）：小齿轮端盖与齿轮箱结合面、齿轮箱大齿轮动密封处、合箱面、下箱体观察盖与油位镜等多处渗油，润滑油发黑，小齿轮轴轴承烧损，以及定位销断裂等。

图1 小齿轮端盖与齿轮箱结合面渗油

图2 齿轮箱大齿轮动密封渗油

图3 合箱面渗油

图4 下箱体观察盖渗油

图5 油位镜处渗油

图7 小齿轮轴轴承烧损

图8 定位销断裂

3 原因分析

（1）漏油问题 小齿轮端盖结构如图9所示，大齿轮动密封结构如图10所示，结合面上有O形密封圈，组装时端盖与箱体结合面之间涂乐泰密封胶，端盖、挡油环与箱体由回油孔联接。

图9 小齿轮端盖结构示意

图10 大齿轮动密封结构示意

根据理论分析以及检修拆解检查、技术分析，确定了造成小齿轮端盖、大齿轮动密封处、合箱面、观察盖及油位镜漏油的主要原因如下。

1）结合面密封胶涂抹不均匀、存在凸点或紧固螺栓受力不均而导致结合面未完全贴合，未达到密封效果。

2）端盖处O形密封圈压缩量过小或安装时被箱体刮伤，造成O形密封圈失效。

3）理论上大齿轮端盖处回油孔被轴承堵塞50%，造成回油不通畅。

（2）油发黑问题 针对问题进行分析，认为造成该问题的原因如下。

1）齿轮箱内清洁度较差。

2）齿轮箱内有异物，齿轮和轴承异常磨损。

3）轴承定位销断裂，轴承外圈与齿轮箱相对滑动，安装面有磨损。

4）输出轴轴承外圈与齿轮箱安装孔间隙过大，有周向转动而造成安装孔磨损。

（3）小齿轮轴承烧损、定位销断裂问题 前期用户与中车株机反馈出现过小齿轮轴承烧损、定位销断裂问题。经过拆解检查和结构分析，确定小齿轮轴承烧损是由于端面螺纹孔攻螺纹深度不满足图样要求，压盖螺栓未拧入到位，螺栓支撑面未与压盖贴合，因而预紧力未作用在压盖上，螺栓在使用过程中发生疲劳断裂，造成轴承窜动、烧损，小齿轮轴抱死。经前期故障检修分析，确认轴承定位原使用的是弹性圆柱销为空心销，承受载荷较小，车辆运行时轴承外圈有周向转动的趋势，空心销容易发生断裂而导致定位销断裂。

4 检修方案

4.1 检修要求及工艺方案

深5国产化齿轮箱检修原则上必须原拆原装，轴承、紧固件和密封圈等标准件必换，检修报废更换的零部件性能需符合原设计功能要求、图样要求或者检修技术文件的要求。

根据深5国产化齿轮箱存在的问题，最终确定了检修工艺流程为：外观状态检查→例行试验→齿轮箱拆解→零部件清洗→零部件检修→齿轮箱组装→例行跑合试验→齿轮箱油漆、精整[1]。

重点针对密封结构、结合面平面度、回油路轴承堵塞、小齿轮端面螺纹孔深度、轴承弹性销是否全部更换为圆柱销以及物料清洗等方面进行检查、处理。同时对齿轮箱齿轮、箱体等检修关键零部件的探伤、检查须严格按要求执行，不合格须进行评审、更换。

4.2 检修设备需求

深5国产化齿轮箱检修作业所需主要设备及其应用工序见表1[2]。

表1 齿轮箱检修设备清单

设备的主要技术参数可以根据具体工艺要求进行选择。

4.3 具体检修方案

对漏油齿轮箱拆解检查，进行分析后，有针对性地制定了检测要求及检修方案。

（1）齿轮箱结合面检修 前期深5国产化齿轮箱完成拆解后，使用三维扫描检查平面度与三坐标对齿轮箱箱体结合平面进行综合检查评判（见图11），验证结合平面平行度是否超差。

图11 结合平面三维扫描

对超差的结合平面进行修磨（见图12），将结合平面上凸点、磕碰伤痕及过渡处尖角毛刺用砂纸或细锉打磨、修平，同时检查结合平面螺纹孔深度（见图13），对深度不够的螺纹孔进行攻螺纹处理。该方案可以有效地保证齿轮箱结合面完全贴合，避免齿轮箱出现因结合面存在间隙而造成齿轮漏油的情况。

图12 结合平面修磨

图13 结合面螺纹深度检查

（2）O形密封结构及安装检修 对齿轮箱O形圈密封结构设计进行了测量、分析，发现前期深5国产化齿轮箱O形密封圈压缩量与进口齿轮箱压缩量一致。但将其与《GB/T 3452.1—2005液压气动用O形橡胶密封圈第1部分：尺寸系列及公差》《GB/T 3452.3—2005液压气动用O形密封圈 沟槽尺寸》的国标要求以及机械设计手册中O形密封圈密封要求进行对比，压缩量明显偏小，未达到国标要求。

对观察盖安装孔、衬套安装孔检查发现，孔口部分未倒角或倒角过小，容易导致安装观察盖与衬套时将O形密封圈刮伤、切坏。

根据分析结果，将观察盖、轴承衬套和外端盖等沟槽尺寸按照现行国家标准进行尺寸修改及返工（变更图样见图14），调整O形密封圈规格，在不影响齿轮箱结构的前提下，增大O形密封圈的压缩量，保证齿轮箱O形密封圈达到更好的密封效果[3]。同时使用砂纸或细锉对齿轮箱观察盖安装孔、衬套安装孔的孔口进行倒角处理（见图15）。在齿轮箱组装时，在O形密封圈和齿轮箱安装孔上涂润滑油，避免组装时O形密封圈被刮伤、切坏而造成O形密封圈失效。

图14 变更图样

图15 箱体倒角处理

（3）油路检修 对齿轮箱进行了油路检查，发现部分输出轴一侧回油孔堵塞程度比理论分析的情况更加严重，油路失效，导致油路联通面积过小（见图16），回油不及时，从而造成输出轴迷宫处漏油。

图16 油路孔宽度严重偏小

针对此情况，在不影响齿轮箱结构的前提下，将齿轮箱箱体上的回油孔按圆周方向呈方形孔口扩孔，增大回油路联通面积。

（4）清洁度控制 对齿轮箱箱体、端盖和压盖等零部件使用超声波清洗机进行清洗（见图17），彻底清除箱体及各零件内部油污和异物，规范操作工艺流程，严格把关，防止任何异物进入齿轮箱内部；组装时再用德邦2755清洗剂对内腔及安装孔等部位进行清洗（见图18）；跑合试验时采用滤油机过滤后的清洁润滑油进行跑合、冲洗。

图18 箱体组装清洁示意

（5）圆柱销与小齿轮端面螺纹孔的控制 为彻底避免圆柱销断裂的情况再次发生，全面检查所有齿轮箱是否更换了实心圆柱销，并按要求全部进行更换；对因小齿轮端面螺纹孔深度不够导致的轴承烧坏问题，将小齿轮端面螺纹孔全部进行深度测量，对深度不合格的进行返工处理。

4.4 其他问题分析

首列深5国产化齿轮箱试修例行试验过程中，出现了一个齿轮箱疑似异响的情况。我公司技术人员与中车株机维保部技术人员现场确认，该齿轮箱内部的“沙沙”声，不同于齿轮、轴承异响时的声音。经过试验、拆解、检查，根据检查结果和齿轮箱振动分析报告，以及针对不同转速、时间、油量及油品多次的工艺验证情况分析确定，齿轮箱内部“沙沙”声为润滑油的甩油声。该“沙沙”声对油的黏度反应明显，当齿轮箱跑合30min后油温升高，声音也随着油温不断升高而降低，并很快消失。通过后续运行跟踪再未发现该问题，也进一步验证了齿轮箱开始例行试验时出现的“沙沙”声就是润滑油的甩油声。

5 效果验证

2021年试修了一列深5国产化齿轮箱并交付运行，目前已运行13个月，运行里程约15万km。从运行跟踪效果看，整体运行情况良好，未发现一个齿轮箱渗油、漏油及异响等异常情况，运行噪声低，齿轮箱和轴承润滑良好，完全达到齿轮箱的检修要求。用户已委托我公司2023年完成后续7列车的检修。

6 结束语

本文简述了地铁齿轮箱检修工艺流程，重点针对检修地铁齿轮箱漏油、异响等问题进行研究、分析，提出了有效的、可实施的检修方案，已在深圳5号线国产化地铁齿轮箱检修项目上应用，为完善齿轮箱检修工艺提供了实用性借鉴。