地鐵車輛齒輪箱故障及解決措施探討

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摘要：齒輪箱作為車輛轉向架的重要組成部分，其結構設計的合理性能夠大大提高車輛轉向架的性能。基于此，從箱體、齒輪、軸承、潤滑及密封等方面探討齒輪箱設計要點，明確其維保措施，并結合西安某地鐵案例，對其常見故障及解決辦法進行分析，旨在為類似工程提供參考。

關鍵詞：齒輪箱；故障分析；滲油；漏油

常見的齒輪箱故障有漏油、異響以及油變色等。故障可能發生在地鐵車輛調試過程中，也有可能發生在地鐵運營過程中，甚至可能發生在對齒輪箱進行相關操作后的很短時間內。故障的產生嚴重影響著車輛運行的安全。因此，對地鐵車輛齒輪箱存在的故障進行必要的研究分析，并在此基礎上提出切實可行的解決策略。

1齒輪箱結構特點

齒輪箱屬于單級圓柱斜齒輪傳動，組成零件和系統主要有箱體、齒輪、軸承、潤滑系統和密封系統等。這些零件和系統既相互獨立，又相互影響，共同作用形成了齒輪箱系統。

1.1箱體

齒輪箱箱體是一個密閉的空間，能夠對齒輪和軸承進行潤滑。除此之外，齒輪箱箱體還能夠承受輸出扭矩的反作用力，使齒輪的嚙合精度得到保證。車輛運行過程中，車輪和軌道摩擦產生巨大的振動沖擊。齒輪箱不僅要承受這部分沖擊，還要支撐齒輪和軸承運轉，因此對材料的要求比較嚴格。

1.2齒輪

車輛的正常驅動與否和齒輪傳動的好壞有著密切聯系。齒輪箱傳動的效率和精度受齒輪傳動的影響，從而影響車輛驅動。此次工程項目中采用的是漸開線圓柱斜齒輪傳動。齒輪材料為EN10084標準下的18CrNiMo7-6材質，能夠最大限度地滿足強度要求和實際情況。齒廓表面采用滲碳淬火熱處理工藝進行處理，使得齒面硬度大大提高。齒輪精度越高，齒輪嚙合精度就越高，噪聲也能得到有效控制。提高齒輪精度主要采用磨削修形的方法，修形前先利用MASTA軟件對修形量進行模擬和計算，然后再根據計算結果進行操作。同時，疲勞強度計算也應與IS06336標準相符。

1.3軸承

以圓柱滾子軸承和四點球軸承為主的軸承配置不僅安裝方便，而且調試簡單，具有非常明顯的優勢，因此常被當做是輸入齒輪軸的支撐。車軸以簡支梁式支撐為主，兩端分別布置一個圓錐滾子軸承，且兩個軸承以面對面的形式裝配。需要注意的是，軸向游隙的調整應在調整墊的作用下進行。通過計算可知，軸承的使用壽命應為200×104km。因此，每次軸承檢查應與上一次檢查至少相隔80×104km。

1.4潤滑及密封

利用潤滑油的飛濺進行潤滑是齒輪箱中齒輪和軸承潤滑的主要方式。對于齒輪箱箱體來說，潤滑油主要儲存在箱體底部的油池中。對于軸承來說，潤滑油主要通過軸承座上的進油孔進入軸承。潤滑過程中，齒輪飛濺的潤滑油首先進入軸承內部，然后對軸承進行潤滑，最后再通過回油孔回到箱體底部的油池中。齒輪箱密封系統主要有兩種，分別是接觸式靜密封和非接觸式動密封。（1）接觸式靜密封。接觸式密封系統不僅存在于密封蓋端和軸承座之間，還存在于軸承座和箱體之間。所有接觸式靜密封進行密封的材料都是O形橡膠密封圈和端面厭氧型密封膠。這種密封方式不僅結構簡單，而且性能較好，可靠性高。（2）非接觸式動密封。非接觸式機械密封屬于雙層密封，通常在貫通部位使用，如齒輪箱小齒輪軸和車軸等部位。密封時既要確保齒輪箱內部不出現油氣滲漏的情況，又要確保齒輪箱的清潔，不能進入外部灰塵雜質以及水等物質。

2維護保養

正式交付后，齒輪箱一共需要經歷五個階段。具體階段如下。（1）首次使用。利用透明油標為檢查工具對油位進行檢查。（2）磨合期。檢查頻次為每天一次，檢查內容有：①利用透明油標觀察油位及顏色；②對迷宮蓋板排水孔進行檢查，通過觀察排水孔，判斷是否存在碎屑或灰塵對排水孔造成阻礙；③檢查螺栓是否松動，具體為觀察螺栓防松線，判斷螺栓防松線是否發生偏移；④對油品取樣并進行分析。（3）月檢。頻次為每月檢查一次或每12500km檢查一次，檢查項目與磨合期相同，不需要對油樣進行檢查。（4）年檢。頻次為每年檢查一次或每150000km檢查一次。檢查內容包括：①對齒輪箱外部進行檢查，判斷齒輪箱外部是否存在損傷；②對磁性油塞的吸附金屬屑進行檢查；③檢查螺栓是否松動，具體為觀察螺栓防松線，判斷螺栓防松線是否發生偏移；④更換潤滑油，單臺齒輪箱的潤滑油注入量約為3.6L。（5）大修。頻次為每6年檢查一次或每900000km檢查一次。檢查內容為：①對轉向架上的齒輪箱進行拆卸和安裝；②對各部位進行清理；③對所有零件存在損傷的地方進行檢查；④對螺栓、0型密封圈、組合墊和油標進行更換；⑤對輸出軸承滾道、滾子表面進行檢查，判斷是否存在侵蝕和磨損，如果侵蝕較為嚴重，則需進行更換。

3齒輪箱常見故障分析及處理建議

3.1齒輪箱滲油、漏油

根據齒輪箱的結構可大致判斷出漏油的部位。常見的漏油部位有大、小軸承座結合面處、小密封端蓋處等。本文以西安地鐵為研究對象，對地鐵運行過程中的漏油情況進行仔細分析，并作出如下總結。（1）如果漏油現象出現在車輛運行之前，則漏油的原因可能是組裝出現失誤，也可能是組裝和試驗過程中沒有將多余的油擦干凈。通過對地鐵的運行情況進行研究可以發現，組裝失誤這一原因的可能性較小。齒輪箱油位是檢查的首要對象。當油位不足的現象比較明顯時，應第一時間聯系廠家，并判斷組裝是否存在問題。當油位沒有發生變化或變化不明顯時，應先對齒輪箱表面的油污進行清理，然后再對齒輪箱表面進行監測，觀察是否出現了新的油污，同時還需對油位的變化情況進行觀察。如果有新的油污出現，且油位發生變化，則組裝存在問題，應及時聯系廠家。如果沒有出現新的油污，則問題產生的原因極有可能是油污清理不到位。（2）漏油現象出現在車輛調試或運營過程中。①迷宮處滲油。迷宮槽中有少量剩余的油隨著車輛的運行而滲出，從而形成油污。這種油污會隨著時間的推移而逐漸減少，并變得干燥。也有可能是加入了過多的潤滑油，從而使得潤滑油沿著迷宮滲出。這種情況的滲油同樣也會隨著時間的推移而逐漸減少，并變得干燥。如果油污長時間保持潮濕，則可能有兩種情況。其中一種是回油孔堵塞，潤滑油無法順利回到箱體底部，因此需要及時對回油通道進行清理；另一種是潤滑油來自分箱面，并積聚在迷宮處。②分箱面處滲油。分箱面處漏油的原因是組裝時沒有做好密封工作。③連接螺栓處滲油。連接螺栓處滲油的原因主要分為兩種。其中一種是防銹油清理不到位，導致滲出，另一種則可能是螺栓出現松動，擰緊螺栓能夠解決這一問題。

3.2潤滑油變色

（1）潤滑油乳化、劣化。對齒輪箱中的潤滑油進行觀察，判斷潤滑油是否變白。如果出現變白現象，則潤滑油發生乳化，需及時更換。產生乳化的原因主要是潤滑油中有雨水混入。一般情況下，只有出現特大暴雨或軌道上積水較深時才有可能出現這種情況。（2）潤滑油變黑。通常情況下，潤滑油變黑并不會對齒輪傳動裝置的正常運行造成影響。潤滑油變黑的原因主要有以下幾種：①組裝前沒有將各部件清洗干凈。②磨合初期產生了磨合微粒，從而導致齒輪油變色。③各部件清洗不到位、磨合初期產生磨合微粒是磁性加油螺栓上存在油污的主要原因。處理建議如下：①將磁性螺栓拆下來重新進行清洗，并更換潤滑油。②當放油后的齒輪箱清洗不到位時，即使更換了潤滑油，也有可能會出現油變黑的現象。③換油后，對潤滑油的情況進行跟蹤和檢測。利用磁性螺堵上的吸附物狀態對潤滑油變黑是否正常這一問題進行判斷。

3.3齒輪箱異響

（1）接地碳刷異響。①運營初期產生異響的原因主要是碳刷和滑環配合不密貼，這種情況下產生的異響會隨著碳刷的磨損而逐漸消失。除了這種方法外，還可以通過修整碳刷的方法消除異響。②產生異響的原因可能是彈簧發生斷裂，這種情況的可能性不大。（2）其他異響。其他異響主要來源于齒輪箱內部，包括軸承受損、輪齒損壞等，可借助潤滑油進行初步判斷。

3.4聯軸節處滲油（脂）

聯軸節處滲油的原因主要是沒有將連接螺栓擰緊，從而導致運行過程中有油脂甩出。解決這一問題的方法主要是將螺栓擰緊，必要時還可適當加入一些潤滑油。

4結語

綜上所述，運行過程中，齒輪箱可能會面對各種各樣的問題，應根據具體的問題有針對性地進行解決。同時，各地鐵機構應將這些寶貴的經驗整理出來，與其他城市的地鐵共享，以便更好地應對和解決這些問題。

參考文獻：

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[3]張晶.地鐵齒輪箱滲油原因分析及解決方案[J].現代制造技術與裝備，2016（06）：144-146.

作者：張濱 單位：西安市軌道交通集團有限公司運營分公司