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DF7D型机车传动轴惯性故障分析及防止措施 |
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作者：金城江机务段 卢勇健 |
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摘要：本文分析了传动轴摆动、磨耗惯性故障的原因，并提出了修复处理措施。
关键词：传动轴，转动轴线，摆动，偏心量，磨耗，轴向偏移量
一、概况
ＤＦ7D型机车自投入我段运用以来， 随着机车走行公里的不断增加，传动轴摆动、磨耗问题越来越突出，严重威胁到该型机车的正常安全运用。通过对更换下的传动轴的外表的观察，叉头内侧面(即与万向节轴套肩部接触处)磨出凹坑，而万向节轴套基本上没有磨耗。据初步统计，到2001年12月底，因传动轴叉头侧面磨耗造成传动轴摆动超过 2mm的机车超过 46台，占该型机车的 65％以上，其中超过 4mm的达16根，已更换13根磨耗严重的传动轴，材料成本增加7万元以上。
二、 原因
该传动轴为二七机车工厂生产，设计图纸上标明为 45#钢材，如图1所示。万向节（包括轴套）由专业生产厂提供。通过实物了解及分析，认为造成该传动轴容易磨耗的原因主要有以下几点：
1-压盖 2-轴套 3-十字轴 4-尼龙垫 5-滚子
6-叉头法兰 7-密封垫 8-螺栓
图1叉头磨耗示意图
1.安装万向节时，十字头轴颈轴向移动量偏大；
2.法兰安装不均匀，开口差大，导致传动轴偏离安装中心；
3.叉头体孔与轴套体配合间隙过大；
4．叉头表面硬度不足，而轴套与叉头的接触面积过小。
传动轴理想的安装状态是其质心与转动轴线重合，实际安装中总有一定的误差，即存在一定的偏心量。安装万向节时，如果十字头轴颈轴向移动量较大，将导致偏心量较大。另外，传动轴在车上安装时，叉头法兰与静液压变速箱主动轴上外法兰、曲轴法兰连接不均匀，开口差大，法兰轴向摆动大，或静液压变速箱主动轴上内外法兰由于传动销上橡胶圈磨耗引起外法兰松脱，从而人为造成传动轴摆动，这等于加大了传动轴的偏心量。这样，转动中的传动轴除了传递力矩外，还要受到重心力及离心力的作用， 因此轴套频繁地受到十字头冲击。我们曾做过普查，大部分ＤＦ7D型机车的传动轴都存在叉头体孔与轴套体配合间隙过大的现象，具体表现为轴套松动且有大量的锈痕。间隙过大时， 轴套松动，轴套受到的冲击将作用在其与叉头座孔侧面的接触处；而轴套与叉头的接触面积过小，叉头表面硬度又不足，使座孔侧面磨耗较快(如图1所示)，使得十字头轴颈轴向移动量进一步加大，形成恶性循环，严重时将传动轴甩弯，最终导致传动轴的报废。
三 、 防止措施
为解决上述问题，我们采取了以下措施：
1.严格按检修工艺检修传动轴
要注意各种配合尺寸的测量，这是保证基础修质量必不可少的前提； 特别要注意万向节十字头轴向移动量的测量，测量前要保证两轴套肩部贴紧叉头侧面，杜绝虚假的移动量。
2.保证叉头体孔与轴套过盈配合
检修工艺要求：叉头体孔与轴套体配合为：间隙 0.027～过盈0.023mm，但实际运用情况表明，当其为间隙配合时很容易转动而磨耗， 因此我们要求做到叉头体孔与轴套体过盈配合，即：0～ 过盈 0.023mm， 对达不到过盈要求时，对轴套外圈电镀处理。
3.万向节十字头轴颈轴向移动量往小调整
因为当轴向移动量偏大时，十字头来回串动冲击轴套容易引起座孔磨耗。检修工艺要求移动量为 0.04～0.60mm，我们要求移动量在 0～0.20mm 范围内；不能满足时轴套内加垫调整，当移动量特别大(如轴叉头侧面严重磨耗等)时，我们就对 Ｗ6800A万向节轴套进行加工改造，如图2所示，具体方法是：
a.上机床把万向节轴套肩部车掉一部分，由原来的 8mm厚度缩小到4mm；
b.用 45#园钢切出厚度为 4mm的垫圈，此垫圈内园直径与轴套外园相当(为 44mm)，其外园直径要比轴套肩部(48mm)大，我们定为 56mm，即要加大与叉头侧面的接触面积；
2-压盖 2-轴套 3-十字轴 4-尼龙垫 5-滚子
6-叉头法兰 7-密封垫 8-螺栓 9-垫圈
图2 叉头磨耗处理示意图
c.将加工出的垫圈淬火，套装在轴套上(轴套凸肩加垫圈厚度为 8mm，垫圈与轴套配合间隙为 0.027～ 0.1mm.)即可组装。
这种改造是可行的：Ｗ6800万向节十字头轴套肩部宽度才 4mm，而我们现使用的 Ｗ6800A万向节的轴套肩部厚度达 8mm，可以加工掉一部分；另外，叉头侧面直径为Φ65mm，大于加装的垫圈的外径。
4.保证两法兰间连接均匀紧固，开口允差不大于 0.4mm。
静液压变速箱主动轴上内外两法兰是以传动销及橡胶圈连在一起的，两法兰平面应密贴，开口允差不大于 0.4mm；出厂机车每根传动轴上装5个橡胶圈，运用中橡胶圈容易磨耗而出现外法兰松动，导致传动轴偏离安装中心。我们做到及时发现及时处理并规定每根传动销装6个橡胶圈以保证其涨紧量。
传动轴两叉头法兰与静液压变速箱主动轴上外法兰及曲轴法兰连接时要均匀紧固，保证两连接法兰间开口允差不大于 0.4mm。
四、效果
通过采取上述措施，我们修复了14根传动轴，运用情况良好，大大减少了故障，保证了机车质量和安全，传动轴检修技术水平得到较大提高，节约了维修成本，按传动轴单价5600元计，共节约78400元。
五、 建议
1.万向节轴套肩部直径比较小，与叉头侧面接触面积较小， 我们建议有关厂家适当放大轴套肩部直径(增至Ф56mm)以增加其与叉头侧面接触面积，增强抗磨性。
我们画出增加万向节轴套肩部直径的改进方案图纸，并与有关厂家联系订购。
2.ＤＦ7D型机车传动轴叉头未经热处理，硬度不足，建议二七厂改进生产工艺，提高叉头的表面硬度，增强叉头的耐磨性。
3．建议东风7D机车传动轴中修时增加动平衡试验工序，确保传动轴十字轴轴向偏移量调整正确，即保证传动轴质心与其转动轴线的重合度。
作者简介：卢勇健，男，1970年3月生，助理工程师，金城江机务段，邮编547000。(end)
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(6/24/2005) |
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