東風4DD內(nèi)燃機滾動軸承故障分析及防范措施

張斌

[摘要]結(jié)合我國鐵路貨車內(nèi)燃機故障現(xiàn)狀的了解，內(nèi)燃機滾動軸承是內(nèi)燃機車走行部分的關(guān)鍵部件。一旦軸承發(fā)生故障后，因不能旋轉(zhuǎn)將可能造成機破。通過正科學分析當前鐵路內(nèi)燃機滾動軸承的故障現(xiàn)象，并對常見故障提出整改措施和可行性方案，減少了東4DD型內(nèi)燃機車牽引電機軸承故障的發(fā)生和乘務員的判斷處理該故障提供有效的依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]東風4DD；內(nèi)燃機車；滾動軸承

[中圖分類號]TH133.33 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0227-02

隨著我國鐵路貨運快速發(fā)展，內(nèi)燃機車得到了廣泛應用。兗礦集團鐵運處采用的東風4DD型內(nèi)燃機車，該機車是大連機車工廠生產(chǎn)的調(diào)車作業(yè)專用機車，因該車型完全適應兗州礦區(qū)鐵路的特點，滿足低速、大牽引力的要求，作為兗礦集團鐵運處的動力機車的主力車型，該型機車的動力傳動原理為電傳動，即由內(nèi)燃機帶動發(fā)電機發(fā)電，驅(qū)動牽引電機牽引機車。牽引電機軸承是機車走行部的重要部件，由于滾動軸承各類故障頻繁發(fā)生，危及鐵路貨車行車安全、制約貨車高速重載的發(fā)展。牽引電機軸承故障勢必會嚴重影響牽引電機牽引力的正常傳遞，造成軸承高溫，甚至會造成機車牽引系統(tǒng)的嚴重損壞導致機破事故，給運輸生產(chǎn)造成重大損失。通過對現(xiàn)場故障統(tǒng)計，造成軸承故障的原因主要有雜質(zhì)混入、缺潤滑油、安裝不到位、受過載沖擊、金屬疲勞等因素。為此，有必要對滾動軸承的各類故障進行研究分析，及早發(fā)現(xiàn)軸承的故障狀態(tài)，并提出相應的解決措施，對避免重大損失有著重大的意義。要求能根據(jù)各型鐵路貨車實際運行中，滾動軸承出現(xiàn)的各類故障結(jié)合實踐經(jīng)驗不斷摸索和研究，掌握了牽引機車軸承的各類主要故障，對其進行逐一分析并提出合理化解決措施。

1、東風4DD型內(nèi)燃機車概述

東風4D型內(nèi)燃機車代號DF4D，是一種以成熟設計、成熟技術(shù)和成熟零部件集合而成的干線客貨運內(nèi)燃機車最新產(chǎn)品。機車標稱功率2425kW，構(gòu)造速度100Km/h，最高運行速度80Km/h，兩端車鉤中心線間距離21100mm，軸式C0-C0。該機車是調(diào)車型機車，目前中國功率最大的調(diào)車機車。不用于正線上的運輸行駛。因此機車采用了外（開放式）走廊設計。內(nèi)燃機車牽引力的大小主要取決于牽引電動機所允許的最大持續(xù)電流和最大電流。其中，機車的最大持續(xù)牽引力大小取決于牽引電機持續(xù)電流容量的大小，機車的最大起動牽引力取決于牽引電機允許的最大電流大小。東風4DD型調(diào)車內(nèi)燃機車裝用的是530kW牽引電動機，容量比裝用410kW牽引電動機容量大29%（即120W），此配置保證了牽引電動機在工作過程中留有一定的余量，有利于牽引電動機的維護保養(yǎng)，延長牽引電動機的使用壽命。同時也為通過增加機車軸重來提高機車的牽引力提供了保證，從而更好的滿足廠礦企業(yè)牽引大列的生產(chǎn)需要。這一配置還使機車在全速范圍內(nèi)不需進行磁場削弱，大大的提高機車運用的可靠性，降低了機車的持續(xù)速度，機車的牽引力比其他機車大幅度的提高，啟動牽引力和持續(xù)牽引力分別達到435kN和1347kN。D型柴油機具有如下的優(yōu)點：

1）單缸功率大，比c型機提高11%，比B型機提高21%。

2）燃油消耗率低，特別是常用工況的燃油消耗率低。

3）柴油機的耐久性和可靠性提高了。

2、無軸箱滾動軸承的構(gòu)造及工作原理

2.1 無軸箱滾動軸承構(gòu)成

無軸箱滾動軸承的主件有七部分組成：1、密封罩2、外圈3、滾子4、塑鋼保持架5、中隔圈6、內(nèi)圈7、密封罩組件。附件有后擋、前蓋、標志板、螺栓、施封鎖、防松片。

2.2 無軸箱滾動軸承的工作原理

滾動軸承一般結(jié)構(gòu)是由內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架、中隔圈等組成。滾動軸承是借助于在內(nèi)、外圈之間的滾動體滾動實現(xiàn)傳力和滾動的。內(nèi)圈緊密配合于軸頸上，當車輪轉(zhuǎn)動時，內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，并引導滾動體一面繞其軸心自轉(zhuǎn)，一面沿內(nèi)外圈滾道公轉(zhuǎn)。軸承有徑向間隙和軸向間隙，以保證滾動體能自由轉(zhuǎn)動，滾動體與內(nèi)、外圈之間的相對運動完全是滾動，而不是滑動。保持架用以維持各滾動體之間的位置，防止傾斜和相互碰撞，保證滾動體能沿滾道均勻分布。

3、內(nèi)燃機車軸承常見故障與防范措施

滾動軸承是車輛的重要部件，其性能的好壞直接影響著列車速度的提高及運行安全。滾動軸承是密封式結(jié)構(gòu)，如何在日常檢查中及時準確地發(fā)現(xiàn)故障，并有效地防止?jié)L動軸承故障，確保行車安全暢通。鐵路貨車是鐵路貨物運輸?shù)倪\載工具，輪對、滾動軸承是鐵路貨車走行部上重要的并且是可互換的部件，其技術(shù)狀態(tài)直接影響到車輛的運行安全。貨車軸承已基本實現(xiàn)了滾動化，滾動軸承故障已成為影響鐵路運輸暢通和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

3.1 軸承常見故障

1）軸承內(nèi)部損壞

當軸承內(nèi)外滾道破裂、剝離、軸承內(nèi)外圈、滾子或保持架裂紋或破碎時，軸承將發(fā)熱。主要原因：①是材質(zhì)或熱處理不良。軸承內(nèi)、外圈滾道面或滾子滾動面上由于麻點、輾皮等缺陷繼續(xù)發(fā)展而形成鱗片狀及至不規(guī)則的更大面積的金屬剝落現(xiàn)象（它是材質(zhì)嚴重疲勞破壞的結(jié)果）。②是軸承在組裝拆卸、清洗搬運或運用中不慎而受到不正當沖擊力。③是內(nèi)圈與軸，外圈與承載鞍配合不良。④是局部外傷、銹蝕、偏載或過載。⑤是材質(zhì)正常疲勞破壞。

2）滾動體及滾道表面拉傷

牽引電機軸承、軸箱軸承都屬于滾動軸承。滾動軸承在旋轉(zhuǎn)時并非純滾動，而是在滾動的同時存在著多種滑動。軸承在旋轉(zhuǎn)中因滑動而產(chǎn)生滑動摩擦阻力。高速運轉(zhuǎn)下的軸承滾子和保持架上的慣性力和滑動摩擦阻力的相互作用，使得在滾道上滑動的滾動體及滾道表面拉傷。

3）軸承溫升發(fā)熱過高

造成軸承溫度升過高的主要原因為①軸承潤滑脂過多、過少或變質(zhì)，若油脂填加過多，不僅無利，反而使軸承內(nèi)部發(fā)生過多的摩擦和攪拌熱，產(chǎn)生的熱量無法散發(fā)，使軸承發(fā)熱。但如果油脂缺少或變質(zhì)，則滾動體無法形成有效的油膜而造成千磨，造成軸承潤滑狀態(tài)不良，也會使軸承發(fā)熱。②以及組裝游隙過小等。軸承軸向游隙過小，將增加摩擦，使軸承發(fā)熱，甚至導致滾子卡死引起事故。若游隙過大，則會使軸承局部負荷加大，縮短其使用壽命。③軸承內(nèi)混有異物。當軸承清洗不干凈，油內(nèi)混有雜質(zhì)，密封不良而導致水、沙進入等，均可導致軸承發(fā)熱。

3.2 防范措施

內(nèi)燃機軸承的質(zhì)量狀態(tài)主要取決于新裝軸承的質(zhì)量，軸承的組裝質(zhì)量及平時運用的油潤保養(yǎng)。因機車的特殊原因，在運行中列車員無法對軸承的運行狀態(tài)作科學的判斷，緊靠車站停時間對軸承的溫升情況進行檢查后來判斷軸承的質(zhì)量狀態(tài)，為保證軸承質(zhì)量狀態(tài)和機車運行安全，應采取以下防范措施：

1）完善軸承組裝工藝

軸承在組裝過程中，對機座、端蓋、轉(zhuǎn)軸以及軸承箱的同軸度進行認真校驗，對彎曲、平行、對中、軸承精度、潤滑油脂裝入量、動平衡等工藝要求應嚴格執(zhí)行，確保軸承的組裝質(zhì)量。

2）油脂故障

缺油時，軸承轉(zhuǎn)動輕松，嚴重缺油者，轉(zhuǎn)動時明顯聽到滾子均勻下落的聲音。這類故障沒有明顯的發(fā)熱特征列檢可以放行。油脂過多，新造或大修時注油量過大，運行中因油脂過盈而產(chǎn)生較高運轉(zhuǎn)熱，易引起紅外線報軸。油脂泄漏發(fā)生在外圈牙口與密封罩配合處以及油封唇口處，有少量油跡和塵沙積聚，可以認為是正常，允許繼續(xù)使用。甩油是在密封罩、前蓋、后擋上有大量濕潤油脂，且污染了承載鞍、側(cè)架、車輪或車底板等，密封已失效，油脂已大量泄漏，須換輪退卸軸承。

3）加強內(nèi)燃機軸承檢測與養(yǎng)護

機車運行后，加強對牽引電機軸承和軸箱軸承外觀狀態(tài)檢查，按規(guī)定對軸承進行保養(yǎng)。應隨時掌握軸承的運行狀態(tài)，并及時準確掌握軸承狀態(tài)。

結(jié)束語

通過采取一定的防范措施，內(nèi)燃機軸承質(zhì)量得到了科學有效控制，因軸承返修率大大降低，杜絕了因軸承故障造成的機破、臨修，我段為發(fā)生過一起因牽引電機軸承故障引發(fā)的事故，確保了機車行車安全。

參考文獻

[1]王平，滾動軸承故障在線智能診斷儀[J]軸承，2003（09）

[2]石華峰，尹國華，賀旭軍，葉秋文，機車軸承故障診斷[J]，機車電傳動，2004（02）

[3]周仕仁，鐘聲；章鵬，列車滾軸軸承故障診斷研究現(xiàn)狀分析[J]中國鐵路，2009（11）

[4]曹永昌，馬朝勇，王麗芳，機車走行部軸承的故障診斷分析及處理措施[J]，內(nèi)燃機車，2004（02）