内燃机车电机传动轴机械振动的原因分析和处理

摘要：内燃机车的应用市场的逐渐扩大，稳定有力的发动机是内燃机车的一大优点，但是内燃机车在使用过程中会因为一些原因使电机传动轴产生机械震动，严重者还会使零件产生扭曲和断裂，是一种严重危害内燃机车正常使用的情况。目前许多生产和研究企业都没有对这种机械振动现象加以重视，存在较严重的安全隐患。因此，本文将系统性地介绍内燃机车电机传动轴的基本概念，并根据传动轴机械振动的问题和原因，分析如何进行有效处理，提高内燃机车的稳定性。

关键词：内燃机车;机械振动;分析处理

0  引言

随着社会经济的不断进步，人们的生活水平也在不断提高，对于日常出行安全性有了更高的要求。内燃机车的市场在逐渐增大，有了更加广泛的应用，电机传动轴产生的机械振动问题成为了使用者们较为关心的问题。内燃机车产生机械振动对车身会造成较大的损害，导致在使用过程中存在一定的安全隐患。作为生产企业，应该从源头上对产生机械振动的原因进行分析，更有针对性地进行处理，降低因为机械振动而产生的零件损坏和安全问题，提高电机的自身性能。

1  内燃机电机传动轴机械振动的概述

内燃机车是一种马力强劲、结构紧凑的机车结构。在内燃机车发动的过程中，发动机需要通过传动轴和发电机进行轴系连接，使内燃机车能够稳定运行。一般是由发动机带电机转动，轴系结构中的各个零件紧密结合，带动整个内燃机车开始运转。内燃机电机传动轴并不是一个独立的轴结构，需要与其他的轴结构和齿轮结构相结合，才能发挥出传动的作用，这一整体也被称为轴系结构[1]。在内燃机电机传动轴工作的过程中，会因为受到其他轴结构和齿轮结构的影响而出现受力的变化，轴向的偏差对传动轴的工作状态影响很大，传动轴为了对抗这种力的变化，会通过产生机械振动的方式恢复到正常状态。但同时，机械振动也会对内燃机车的运转产生一定的磨损，破坏电机中齿轮的咬合和发动机中气缸与法兰盘的工作。因此，加强对内燃机车传动轴机械振动的分析，可以提升内燃机车运行的稳定性和安全性。

2  内燃机电机传动轴机械振动的问题

2.1 内燃机电机的齿轮转動不稳定

内燃机电机传动轴产生了机械振动，会导致传动轴的轴向出现偏移，齿轮之间的咬合会出现不紧密的情况，其受力状态也会产生变化，齿轮咬合产生的轴向冲击力也会使传动轴产生机械振动，使电机在工作时产生较大噪音，损坏内燃机电机中的零件。传动轴机械振动的幅度与传动轴轴向缝隙有直接关系。当缝隙宽度在电机正常工作的范围内时，由轴向偏差而产生的机械振动幅度会逐渐减弱。如果在发动机发动之前，轴向缝隙已经超出了限定范围时，则会导致机械振动的幅度越来越大。在对内燃机电机运行状态的判断中，轴向缝隙的宽度是一个重要的参数，可以通过调试和保养使其维持在较合适的状态。

2.2 内燃机电机喷油和燃烧受影响

内燃机车的动力源主要是发动机和电机，从内燃机车的运行和换挡过程来看，发动机会通过传动轴将动力传输给电机，电机的转动带动了内燃机车的运行。当电机传动轴发生机械振动时，电机的喷油和燃烧会受到影响，导致内燃机车工作状态不稳定。

发动机的喷油和燃烧与气缸的工作状态有很大关系，当柴油机的气缸工作均匀相存在问题时，会使内部传动轴的轴向和轴线发生偏移，传动轴为了对抗这种偏差，会发生轻微的振动以恢复到正常状态[2]。因为传动轴机械振动而引起喷油不均匀和无法充分燃烧等情况对发动机会产生一定的损害，如喷油口的堵塞和发动机的积灰，不利于内燃机车的保养。

3  内燃机车电机传动轴机械振动的原因

3.1 轴系中同轴度对传动轴的影响

内燃机车电机传动轴并不是单独的一个转轴，而是与连轴节、万向轴等形成了一个轴系，在这个轴系内，其他轴的工作状态也会对传动轴产生直接影响。以发动机点火之前的轴系转动为例，轴系之间需要进行相互结合，从而导致同轴度产生了一定的偏差，尽管连轴节与万向轴可以对这种同轴度偏差进行一定的弥补，但如果发动机的精度要求比较细致时，依然会产生一定的机械振动[3]。

另外，这种偏差如果出现在了发动机点火之后，发动机与法兰盘之间的不稳定情况也会造成一定的机械振动。万向轴在转动时，要保证法兰盘两边的平衡性，否则当受力情况出现变化时，会引起轴线位置的变化，传动轴需要通过机械振动的方式来弥补这种量差，使轴系整体处于稳定状态。

3.2 机电转轴产生的不平衡力矩

内燃机车电机在发动过程中，万向轴会发生快速旋转，旋转后所达到的稳定状态与万向轴在静止状态下的受力有很大差别。

首先，在高速旋转下的万向轴可能会发生重叠现象，导致机电转轴产生不平衡力矩，这对机电转轴维持平衡状态和发动机的正常发动会产生不利影响。根据实验数据显示，当万向轴在旋转中的重叠部分超过3mm时，发电机会因为受到影响而产生无法发动的情况，对内燃机车内部其他零件的正常运转也会产生较大影响[4]。

其次，当内燃机车发动机的万向轴产生快速转动时，可能会存在一定的惯力作用，在惯性作用的影响下，内燃机车若发生了机械振动的情况，万向轴的轴向也会出现相应的改变。内燃机车万向轴的不平衡力矩可以帮助维修和保养人员快速定位内燃机车中机械振荡的位置，以便及时进行有针对性的处理。

3.3 内燃机的润滑存在问题

内燃机车中有液力传动的机箱，需要不同的轴系紧密配合才能将柴油传输产生动力，转轴、齿轮、皮带之间的连接，在经历了一定的磨合后会出现松动和生涩的情况，需要及时添加润滑剂来保持各个零件运转的顺畅性。一方面，零件的使用寿命有限，在缺少润滑剂的作用下强行运转，会对零件产生极大的磨损，不利于机车的正常运转[5]。润滑不良会导致原本轻微的轴系振动幅度加剧，形成恶性循环，导致机车的运转出现问题。另一方面，在离心力的作用之下，传动轴在高速转动的情况下会使轴系裂缝加大，甩出的油渍会堵塞在其他地方，妨碍其他零件的正常运转。以传动箱中的万向轴为例，其中的十字位置会因为缺少润滑剂而出现转向困难的情况，需要通过保养和清理才能恢复。

3.4 发动机安装存在参数问题

发动机是内燃机车的主要动力来源，内燃机车发动机主要使用柴油进行发动。在内燃机车发动机安装的过程中，一些生产厂家会因为工人操作不当或没有进行调试，使发电机的参数存在许多问题。内燃机车发动机中有许多齿轮带动工作，各个齿轮之间需要非常紧密的咬合才能够提供顺畅的发动。在发动机齿轮参数安装与调试的过程中，齿轮轻微的松动不会直接影响发动机的发动效果，但在内燃机车长期使用的过程中，由于转动轴机械振动的存在，齿轮之间的间距会变得越来越大。如果没有定期对发动机进行保养，会导致齿轮脱转和打滑，出现发动机打火不顺畅的情况，影响内燃机车的正常使用，严重者还会造成安全隐患。发动机的气缸也存在参数调试，气缸的工作参数需要天使均匀，否则会出现一侧工作压力过大而产生的受力变化，引发机车内部传动轴的机械振动。

4  内燃机车电机传动轴机械振动的处理

对于内燃机车电动机传动轴产生机械振动的问题，可以从生产企业可使用者两个角度进行思考，提出有效的处理办法。

4.1 掌握基本的校正安装方法

内燃机车的生产企业应该正确认识由电机传动轴发生的机械震动对机车本身产生的安全影响，在进行设计安装时能够严格按照管理办法进行，提高机车的稳定性与安全性。首先，在进行内燃机车电机轴系设计时，可以采取不同的走线方式和转轴模式，避免不同的转轴之间相互影响。由于轴系作为一个整体的存在，当一个转轴产生振动时会通过系统传递给其他转轴，导致整个轴系稳定性受到影响[6]。通过设计优化和改进，可以使这种传动式的机械振动减弱，降低在使用过程中产生机械振动的概率。

其次，在进行发动机安装时，要保证各个汽缸工作的均匀性，防止因受力不均的情况而导致齿轮咬合不紧密。在安装完成后，厂家要对机车进行必要的性能测试，如果发现发动机的工作参数存在偏差，则应该立即进行检查，及时消除安装误差。

4.2 定期进行参数校验和维修

使用者在使用内燃机车的过程中，应当对机车的运行状态进行关注，定期前往专门的维修和保养部门进行检查。

一方面，内燃机车在使用一段时间后，一些机车参数会发生轻微变化，需要有专门的维修和保养人员对机车参数进行校正和调整。定期检测可以发现一些零件的损坏，由于机械振动的影响，一些螺母、气阀会出现松动的情况，使用者由于不专业很难及时发现故障原因，而这些小问题很可能产生大隐患，通过定期保养和维修可以使机车在稳定的状态下运行。

另一方面，由于机械震动的影响，发动机需要定期添加润滑油，保证齿轮之间的咬合紧密，皮带能够正常旋转。电机在使用中，法兰盘的表面会因为油污和灰尘变得不洁净，影响了传动轴的平衡性，通过保养可以进行清洁，使电机的轴系旋转更加灵活。

5  结束语

总之，内燃机车电机传动轴发生机械振动的原因各不相同，在进行处理时应该分析原因，采取更有针对性的措施。轴系中同轴度的影响、机电转轴产生的不平衡力矩、内燃机中缺少润滑剂和发动机在安装时的参数异常都会导致内燃机车电机转动轴产生机械振动。生产企业和相关单位应该对机车的质量进行严格把控，使用正确的校正和安装方式，使用者也应该定期对机车进行保养和维修，对机车的相关参数进行校准，使内燃机可以政策工作，保证用车的安全性。

参考文献：

[1]张宏声.内燃机车电机传动轴机械振动的原因分析和处理探讨[J].工程管理，2019（08）：230-231.

[2]李勇，杨国华.内燃机车电机传动轴机械振动的原因分析和处理[J].装备制造技术，2017（08）：171-173.

[3]朱春波，薛弘，等.发电机机械振动原因的分析与处理方法[J].陕西冶金，2016（04）：81-83.

[4]张昕，郭顺生，郭增瑞.传动轴震动特性试验台设计[J].机械传动，2014（06）：148-151.

[5]谢柏林，张苗，等.汽车传动轴的动态特性分析与减震设计[J].机械设计与制造，2018（06）：26.

[6]叶伟生.内燃机车电机传动轴机械振动的原因分析和处理[J].内燃机与配件，2018（02）：18-50.

作者简介：张巍（1987-），男，蒙古族，内蒙古赤峰人，助教，硕士，研究方向为先进制造技術。