HXD1D型机车齿轮箱甩油故障原因分析与对策

朱文渊

摘 要：齿轮箱是高速机车驱动装置的关键部件之一，其密封性能的好坏，直接影响到高速机车运行的可靠性以及齿轮和轴承的使用寿命。HXD1D型机车驱动装置齿轮箱采用迷宫密封，最高时速可达160km/h。运用初期，出现齿轮箱甩油问题。通过对HXD1D型机车齿轮箱密封原理进行分析，结合现场实际拆检情况，得出了初步的甩油原因结论，以及可行性的解决方案。

关键词：HXD1D；齿轮箱；甩油；原因分析；措施

HXD1D型电力机车由中车株洲电力机车有限公司研发制造， 2014年6月开始我段逐步配置HXD1D型电力机车，至目前共计配属HXD1D型电力机车65台，在两年多运用检修中，齿轮箱甩油时有发生，影响机车运用率与铁路运行秩序。本文介绍了HXD1D机车齿轮箱结构，油路密封原理，并对齿轮箱甩油原因进行了论证分析，同时提出了改进措施与建议。

1 问题的提出：

HXD1D型机车齿轮润滑油主要是用于润滑主从动齿轮，以及润滑轮对驱动轴承和电机传动端轴承，一旦齿轮箱发生甩油故障，在尘土及风蚀的共同作用下，走行部构架部件形成了一层较厚的油泥层，影响机车走行部部件质量的检查。由于润滑油位过低造成齿轮箱内部大、小齿轮啮合及滚动轴承的异常磨耗损伤，将严重危害走行部关键部件的安全，甚至发生车毁人亡重大行车安全事故。运用初期，我段大部分的HXD1D型机车齿轮箱均存在不同程度的甩油现象，形势相当严峻，为确保走行部质量绝对安全，故对齿轮箱甩油故障进行原因分析、制定整改措施，并进行验证。

2 齿轮箱结构安装：

HXD1D型机车齿轮箱为承载式结构，采用符合EN1706的G-ALSi7Mgwa铸造铝合金。为获得较大的箱体容积，齿轮箱底部为船型结构，补油孔设计在齿轮箱端部，为了加油方便，加油孔端面设计与水平成20°夹角。在齿轮箱底部两侧还设有放油孔及油面观察窗。齿轮箱分箱面与水平成35°夹角，从大圆孔中心将箱体分为上下箱体。上下箱体通过销定位，螺栓组连接，螺纹孔设在下箱体上。下箱体侧面设有与电机悬挂横梁凹形止口相配的平面凸台，通过4个六角螺栓M24×70联接。另外，在下箱体端部设有整个驱动装置的吊挂点，通过2根特制的M24×2×125与电机吊杆连接，再悬挂到构架上。

3 齿轮箱轮传动装置润滑密封结构：

HXD1D型机车齿轮箱润滑油不仅润滑齿轮和电机轴承，同时润滑齿轮箱两边的传动轴承。HXD1D型机车采用独特的迷宫密封结构，在箱体内及箱体侧面设有润滑传动轴承的润滑油路，箱体两边的迷宫密封均设置了合理的回油孔，实现了润滑油的合理回流并实现传动轴承及电机传动端轴承的油润滑，保证了油路压差。因此，为满足机车较高的运行速度，驱动装置的润滑与密封结构设置较为复杂，但同时也带来了密封的难度。

如图1所示，HXD1D型机车传动装置润滑油路是：位于齿轮箱底的润滑油随着齿轮的高速运转，在齿面的带动下飞溅到齿轮箱内壁上→润滑油进入进油通道→通过轴承，为轴承提供润滑→进入第一油腔→第一油腔下方设置有回油通道，大部分润滑油从第一油腔的回油通道返回齿轮箱→少量润滑油进入到第二油腔，然后从回油通道返回齿轮箱。

根据润滑油路，HXD1D型机车传动装置采用双向迷宫式动密封结构，设置两道密封，第一道密封和轴承之间形成第一油腔，第一道密封与第二道密封之间形成第二油腔。

4 齿轮箱甩油原因分析：

通过现场拆检调查分析，造成机车齿轮箱甩油的初步原因：由于齿轮箱密封设计不当、日常保养油量过多、齿轮箱透气孔脏堵等原因，机车高速运转受齿轮箱外部负压影响，造成齿轮箱外部出现甩油。

分析故障发生过程如下：因HXD1D型机车齿轮箱润滑油位设置偏高，在机车高速运行时，由于日常齿轮箱透气孔脏堵清除不到位，齿轮箱内油雾密集，齿轮箱密封的第二油腔充满了油雾。齿轮箱和车轮之间形成的空间狭小，并且存在六连杆的旋转，由于齿轮箱车轮侧风速较大，气流通过时在迷宫附近形成了负压，加上第二油腔存在密封设计缺陷，油雾则从车轮侧密封处窜出，遇与外界冷空气时形成油滴，最终导致车轮侧处甩油，油滴经气流吹送飘散在转向架其它部件上，因此在转向架其它部件上也会发现有油迹。

5 论证分析

针对齿轮箱甩油初步原因分析，制定了整改措施，分别就上述三点原因进行了论证。

5.1 针对HXD1D型机车齿轮箱存在密封设计缺陷

质量信息反馈中车株洲电力机车有限公司，由制造厂家负责进一步改进HXD1D型机车齿轮箱密封结构，结合新造机车从HXD1D-1898号机车号开始，将原2道密封改为3道密封，新造的HXD1D-1898机车于2015年5月4日上线运用，进行质量跟踪半个月，每次入库进行重点检查，并进行视频摄录，跟踪发现HXD1D-1898机车改造后的齿轮箱甩油现象有所缓解，但并没有彻底解决，密封设计缺陷问题还需要进一步研究解决。

5.2 针对机车齿轮箱润滑油加油过多问题

随机选取了10台存在齿轮箱甩油现象的HXD1D型机车，全部清除油迹。设置1号转向架三个齿轮箱油位在刻度1至刻度2之间（如图2所示），2号转向架三个齿轮箱油位在刻度1以上（未满油表）。同时要求乘务员及专业化地勤人员加强油位的检查，做好6A装置故障信息的收集与预报。

随着齿轮箱油位降低，润滑油在齿轮箱内部的循环达到动态平衡的状态，润滑油形成的油雾（油渍）得到了控制，以及通过6A监控装置也无任何相关的报警信息。通过跟踪半个月，发现每台机车1号转向架三个齿轮箱油位在刻度1至刻度2之间的甩油情况明显好于2号转向架。

5.3 针对机车齿轮箱透气孔脏堵问题

制定了清洁齿轮箱透气孔装置的整治方案，再次对6.2点挑选的10台HXD1D机车齿轮箱加油至刻度1以上，10台机车油位一致（未满油表），并全部清除油迹。将1号转向架齿轮箱透气孔装置进行彻底清洗，确保齿轮箱透气孔呼吸顺畅，跟蹤半个月。通过比对分析，每台机车清洗1号转向架齿轮箱透气孔甩油情况明显好于2号转向架。

通过上述论证分析，通过对齿轮箱密封处进行改造，落实科学降低齿轮箱油位，清洁透气孔装置等措施，能够使HXD1D型机车齿轮箱甩油情况得到有效缓解。

6 改进措施与建议

通过以上对HXD1D型机车齿轮箱甩油故障原因的分析，整改措施验证，我段关于HXD1D型机车齿轮箱日常检查维护保养措施，总结如下：

1）每次机车修程，出入库整备作业重点对齿轮箱油位进行确认，要求油位如图2所示刻度1至刻度2之间，检查油位表清洁状态良好，检查过程使用视频手电进行摄录。

2）制作了HXD1D型机车齿轮箱透气孔装置清洗的检修作业指导书，并进行现场帮教，要求每位作业人员熟知熟会，按标作业，确保透气孔清洁状态符合要求。

3）要求每次机车修程对所有齿轮箱透气孔装置进行彻底清洗，确保通气顺畅。同时，对齿轮箱透气孔装置状态检查纳入出入库作业范围。

4）对HXD1D型机车齿轮箱润滑油每次换（加）油量进行记录，并进行质量动态跟踪，一旦发现发现异常情况的立即做扣车处置。

5）继续督促机车制造厂家，要求尽早解决HXD1D型机车齿轮箱密封设计缺陷问题。

7 结论

虽然对HXD1D型机车齿轮箱存在密封设计缺陷问题还未彻底解决。但是，目前我段通过采取科学降低油位，清洁机车齿轮箱透气孔等整改措施的落实，还是有效缓解齿轮箱甩油现象，已基本消除HXD1D型机车齿轮箱甩油故障隐患。

参考文献

[1] 樊运新，李希宁，柳炜等.HXD1D型电力机车培训教材，2013，12.