大型養(yǎng)路機(jī)械傳動軸檢修周期探討

【摘 要】通過研究各因素所占故障率百分比，選取影響最大的因素，提出各車型傳動軸檢修參考依據(jù)，為大型養(yǎng)路機(jī)械傳動軸檢修周期的確定提供一定的參考意見。對大型養(yǎng)路機(jī)械各車型傳動軸進(jìn)行了磁粉探傷和動平衡試驗(yàn)，考慮各傳動軸安裝部位、運(yùn)行公里數(shù)、全年作業(yè)公里數(shù)、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)小時、使用年限等因素，對其進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出大型養(yǎng)路機(jī)械傳動軸檢修周期參考因素指標(biāo)，進(jìn)而提高大型養(yǎng)路機(jī)械行車安全。

【關(guān)鍵詞 大型養(yǎng)路機(jī)械 傳動軸 檢修周期 因素指標(biāo) 安全

1 概述

傳動軸是大型養(yǎng)路機(jī)械動力傳動系統(tǒng)的重要組成部分之一，其由兩端的萬向節(jié)及中間軸組成，萬向節(jié)由連接盤、十字軸、軸承和叉形頭等組成。傳動軸在大型養(yǎng)路機(jī)械運(yùn)行和作業(yè)中長期處在高速、重載工況下工作，承受著各種復(fù)雜的交變載荷和沖擊，當(dāng)應(yīng)力集中部位不堪長期負(fù)荷，可能形成疲勞裂紋，擴(kuò)展造成傳動軸損壞[1]。傳動軸損傷形式主要有裂損和變形[3]。造成傳動軸裂損的主要原因有：連接焊縫處因焊接熱應(yīng)力產(chǎn)生裂紋；花鍵軸、花鍵套的材質(zhì)不良引起傳動軸折斷；所受扭矩過大；安裝位置不合適；不平衡量過大。造成傳動軸變形的主要原因是由于傳動軸自身重力作用，加上制作缺陷導(dǎo)致質(zhì)量不均勻，質(zhì)心偏離軸線產(chǎn)生的離心慣性力引發(fā)傳動軸彎曲振動的干擾力與轉(zhuǎn)速呈二次方關(guān)系，隨著傳動軸轉(zhuǎn)速增加急劇上升，加速傳動軸的損壞[2]，影響機(jī)械行車安全。大型養(yǎng)路機(jī)械車型不同其傳動軸數(shù)量和安裝位置也不盡相同，部分傳動軸安裝位置比較隱蔽，日常檢查保養(yǎng)中檢修人員由于安裝位置區(qū)域受限，往往簡化傳動軸的檢查，容易造成安全隱患，引發(fā)行車事故。傳統(tǒng)大型養(yǎng)路機(jī)械各傳動軸檢測周期根據(jù)施工間隙期每年冬檢進(jìn)行磁粉探傷和動平衡試驗(yàn)，而忽略機(jī)械運(yùn)行公里數(shù)、作業(yè)公里數(shù)、受力大小等因素對傳動軸的影響[4]。本文結(jié)合各傳動軸受力大小、大機(jī)運(yùn)行公里數(shù)、全年作業(yè)公里數(shù)、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)小時、使用年限等因素對全斷面道碴清篩機(jī)、搗固車、連續(xù)走行搗固車、連續(xù)走行搗固穩(wěn)定車、道岔搗固車、軌道動力穩(wěn)定車等大型養(yǎng)路機(jī)械傳動軸檢修周期進(jìn)行了全面系統(tǒng)的分析。通過研究各因素所占故障率百分比，選取影響最大的因素，提出各車型傳動軸檢修參考依據(jù)，為大型養(yǎng)路機(jī)械傳動軸檢修周期的確定提供一定的參考意見。

2 檢測車型及方法

2.1 檢測車型

本次檢測大型養(yǎng)路機(jī)械共有77臺，全斷面道碴清篩機(jī)12臺、步進(jìn)式搗固車12臺、連續(xù)走行搗固車20臺、連續(xù)走行搗固穩(wěn)定車2臺、道岔搗固車8臺、軌道動力穩(wěn)定車12臺。

大型養(yǎng)路機(jī)械車型傳動軸安裝位置：全斷面道碴清篩機(jī)發(fā)動機(jī)-分動箱共2根；步進(jìn)式搗固車ZF-分動箱、發(fā)動機(jī)-ZF、減速箱-ZF、分動箱-過橋軸、過橋-Ⅰ軸齒輪箱、分動箱-Ⅱ軸齒輪箱共6根；連續(xù)走行搗固車ZF-分動箱、發(fā)動機(jī)-ZF、減速箱-ZF、分動箱-過橋軸、過橋-Ⅰ軸齒輪箱、分動箱-Ⅱ軸齒輪箱、發(fā)動機(jī)-走行泵共7根；連續(xù)走行搗固穩(wěn)定車ZF-分動箱、振動馬達(dá)-穩(wěn)定裝置、分動箱-過橋軸、過橋-Ⅰ軸齒輪箱、分動箱-Ⅱ軸齒輪箱、穩(wěn)定裝置之間、泵驅(qū)動齒輪箱-ZF、發(fā)動機(jī)-走行泵共8根；道岔搗固車ZF-分動箱、發(fā)動機(jī)-ZF、減速箱-ZF、分動箱-過橋軸、過橋-Ⅰ軸齒輪箱、分動箱-Ⅱ軸齒輪箱共6根；軌道動力穩(wěn)定車ZF-分動箱、發(fā)動機(jī)-ZF、振動馬達(dá)-穩(wěn)定裝置、分動箱-過橋軸、過橋-Ⅰ軸齒輪箱、分動箱-Ⅱ軸齒輪箱、走行馬達(dá)-分動箱、穩(wěn)定裝置之間共8根。

2.2 檢測方法和依據(jù)

（1）傳動軸檢修過程中主要進(jìn)行磁粉探傷和動平衡試驗(yàn)。磁粉檢測是利用工件被磁化后，由于不連續(xù)存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)的位置、大小、形狀和嚴(yán)重程度。磁粉探傷檢測標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T15822.1-2005《磁粉探傷方法》、TB/T2047-2005《鐵路磁粉探傷用磁粉供貨技術(shù)條件》、JB/T8290-98《磁粉探傷機(jī)》及EQTFL/TS-02-2011《磁粉探傷工藝守則》；探傷儀型號：TCL-1型交流磁粉探傷儀。

（2）傳動軸動平衡試驗(yàn)是利用平衡機(jī)測出的數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)子的不平衡量進(jìn)行校正，改善轉(zhuǎn)子相對于軸線的質(zhì)量分布，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動或作用于軸承上的振動力減少到允許的范圍之內(nèi)。傳動軸動平衡檢測不合格時用去材料方法和調(diào)整重心的方法及調(diào)整墊片的方法來達(dá)到動平衡的標(biāo)準(zhǔn)，但每端平衡片數(shù)量不得多于3片。試驗(yàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)參照J(rèn)B/T8925-2008《滾動軸承汽車萬向節(jié)十字軸總成 技術(shù)條件》，在轉(zhuǎn)速為3000r/min時，萬向軸長度不平衡量不大于表2.2.1所列數(shù)值。

2.3檢修要求

探傷花鍵軸、花鍵套、萬向節(jié)叉、十字軸及連接焊縫不應(yīng)有裂紋；花鍵軸、套上花鍵部分徑向圓跳動不得大于0.15mm，其他部分徑向圓跳動應(yīng)不大于1mm；花鍵軸、套配合側(cè)隙不大于0.3mm；萬向節(jié)叉兩軸承孔軸線與傳動軸軸線垂直度誤差直徑不得大于0.3mm[3]。

3 檢測結(jié)果與分析

3.1 檢測結(jié)果

試驗(yàn)檢測傳動軸共407根，其中有64根傳動軸探傷、動平衡檢測結(jié)果不合格，約占總數(shù)的15.7%，其中有16根傳動軸在質(zhì)保期內(nèi)?，F(xiàn)對這些傳動軸進(jìn)行統(tǒng)計分析。檢測結(jié)果如表3.1.1所示。

3.2 檢測結(jié)果分析

3.2.1 傳動軸安裝位置不同各車型傳動軸故障率統(tǒng)計

，故障率統(tǒng)計結(jié)果如表3.2.1所示：

由表3.2.1可以看出，步進(jìn)式搗固車、連續(xù)走行搗固車、道岔搗固車、軌道動力穩(wěn)定車四種車型故障率最高的傳動軸位置均為“ZF-分動箱”，此處傳動軸長期承受交變載荷和大扭矩，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生機(jī)率高且發(fā)展速度快；連續(xù)走行搗固穩(wěn)定車車型“ZF-分動箱”、“分動箱-過橋軸”、“過橋-Ⅰ軸齒輪箱”、“分動箱-Ⅱ軸齒輪箱”四個位置的傳動軸故障率較高。

3.2.2 同一種車型不同傳動軸各因素分析

數(shù)值的計算采取平均值計算大小，方差計算波動大小得知。

（1） 全斷面道碴清篩機(jī)結(jié)合運(yùn)行公里數(shù)、全年作業(yè)公里數(shù)、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間、使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，結(jié)果如圖2.2.1所示。

由圖2.2.1分析得知：全斷面道碴清篩機(jī)使用條件建議達(dá)到以下條件之一時，①運(yùn)行公里數(shù)1600km；②作業(yè)公里數(shù)20km；③發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間2100h；④大機(jī)使用周期達(dá)到1年時，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)發(fā)動機(jī)-分動箱部位傳動軸的檢測，主要檢測部位有花鍵十字叉處、鍵套法蘭盤根部和花鍵法蘭盤根部等。

（2） 步進(jìn)式搗固車結(jié)合運(yùn)行公里數(shù)、全年作業(yè)公里數(shù)、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間以及使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，結(jié)果2.2.2所示。

由圖2.2.2分析得知：搗固車使用條件建議達(dá)到以下條件之一時，①運(yùn)行公里數(shù)6200km；②作業(yè)公里數(shù)100km；③發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間2400h；④大機(jī)使用周期達(dá)到1年時，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)ZF-分動箱、分動箱-過橋軸和過橋-Ⅰ軸部位傳動軸檢測，主要檢測部位有花鍵十字叉處、鍵套法蘭盤根部、花鍵法蘭盤根部、主體和軸體焊接部位等。

（3） 連續(xù)走行搗固車結(jié)合運(yùn)行公里數(shù)、全年作業(yè)公里數(shù)、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間以及使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，結(jié)果如圖2.2.3所示。

由圖2.2.3分析得知：連續(xù)走行搗固車使用條件建議達(dá)到以下條件之一時，①運(yùn)行公里數(shù)5500km；②作業(yè)公里數(shù)250km；③發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間2200h；④大機(jī)使用周期達(dá)到1年時，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)ZF-分動箱、發(fā)動機(jī)-ZF、減速箱-ZF和分動箱-Ⅱ軸部位傳動軸檢測，主要檢測部位有花鍵十字叉處、鍵套法蘭盤根部、花鍵法蘭盤根部、主體和軸體焊接部位、主體和十字叉頭焊接部位等。

（4） 道岔搗固車結(jié)合運(yùn)行公里數(shù)、全年作業(yè)公里數(shù)、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間以及使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，結(jié)果如圖2.2.4所示。

由圖2.2.4分析得知：道岔搗固車使用條件建議達(dá)到以下條件之一時，①運(yùn)行公里數(shù)5000km；②作業(yè)數(shù)300組；③發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間900h；④大機(jī)使用周期達(dá)到1年時，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)ZF-分動箱、發(fā)動機(jī)-ZF、減速箱-ZF、分動箱-Ⅱ軸和分動箱-過橋軸部位傳動軸檢測，主要檢測部位有花鍵十字叉處、鍵套法蘭盤根部、花鍵法蘭盤根部、主體和十字叉頭焊接部位等。

（5） 連續(xù)走行穩(wěn)定搗固車根據(jù)運(yùn)行公里數(shù)、全年作業(yè)公里數(shù)、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間以及使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，結(jié)果如圖2.2.5所示。

由圖2.2.5分析得知：連續(xù)走行穩(wěn)定搗固車使用條件建議達(dá)到以下條件之一時，①運(yùn)行公里數(shù)3900km；②作業(yè)公里數(shù)150km；③發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間950h；④大機(jī)使用周期達(dá)到1年時，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)ZF-分動箱、振動馬達(dá)-穩(wěn)定裝置、過橋-Ⅰ軸、分動箱-Ⅱ軸和分動箱-過橋軸部位傳動軸檢測，主要檢測部位有鍵套法蘭盤根部、花鍵法蘭盤根部等。

（6）軌道動力穩(wěn)定車根據(jù)運(yùn)行公里數(shù)、全年作業(yè)公里數(shù)、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間以及使用年限等因素，綜合分析故障率形成原因，按照方差和平均數(shù)計算得知：軌道動力穩(wěn)定車使用條件建議達(dá)到以下條件之一時，①運(yùn)行公里數(shù)4500km；②作業(yè)公里數(shù)2000km；③發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間3100h；④大機(jī)使用周期達(dá)到1年時，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)ZF-分動箱、發(fā)動機(jī)-ZF、振動馬達(dá)-穩(wěn)定裝置、分動箱-過橋軸、分動箱-Ⅱ軸、走行馬達(dá)-分動箱和穩(wěn)定裝置之間部位傳動軸檢測，主要檢測部位有十字叉處、鍵套法蘭盤根部、花鍵法蘭盤根部和鍵套主體等。

4 結(jié)語

通過對大型養(yǎng)路機(jī)械各車型傳動軸故障率分析，傳動軸表面裂紋大多數(shù)表現(xiàn)形式為疲勞裂紋，建議從運(yùn)行公里數(shù)、作業(yè)公里數(shù)、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間和使用年限四方面考慮傳動軸檢修周期，為其他大型養(yǎng)路機(jī)械使用單位傳動軸檢修保養(yǎng)提供了一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]上海材料研究所編.磁粉探傷 [Z].上海，1996.

[2]吳兆成，喬彬，趙光.車輛傳動軸不平衡值的確定[J].專用汽車，2004年04期.

[3]鐵路部運(yùn)輸局.DC-32搗固車檢修規(guī)則[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[4]鐵路部運(yùn)輸局.SPZ-200雙向配砟整形車檢修規(guī)則[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

作者簡介：賈文（1986—），男，天津人，安監(jiān)員，工程師，研究方向：大型養(yǎng)路機(jī)械安全管理。