齿轮箱润滑油对牵引电机轴承报警故障的影响分析

王永明

（中车太原机车车辆有限公司电机车间， 山西 太原 030027）

引言

一般来说，轴承故障为振动报警和温升报警，统计比例来看振动报警比较多，主要原因为润滑不良、滚道剥离、滚道电蚀、异物浸入等，温升报警引起的原因为润滑缺失、润滑脂过量、组装游隙过小、部件接磨。2015年初开始，某机务段接连发生数起牵引电机轴承报警故障，电机解体后检查均没有发现异常现象，重新更换轴承装配后报警现象消除。由于发生次数较多，且发生后电机技术人员只接触到牵引电机，技术人员一直努力查找根本原因但无明显收获。但SS4G 687的报警排查解开了近期轴承故障的主要原因。SS4G 687机车2012年12月厂修，修后走行36万km，2015年6月26日，在榆次折返段轴报显示A节1-5、B节2-2报警，进厂检查处理，得以全面进行排查，得出惊人结果，齿轮润滑对轴承报警影响很大。

1 轴报监测数据分析

根据轴报预警部位1、6点为左右轴箱处，2、5点为牵引电机端盖处，3、4点为左右抱轴瓦处。2、5点传感器装在端盖一处，在主极显示屏显示监测数据包括：保持架内、保持架外、内环、外环、滚单、滚双、齿轮、邻齿轮、轴温。包括齿轮、电机轴承，因此需对齿轮箱和电机进行排查。对报警数据进行了确认，确认显示确实检测到2015年6月26日15∶50～16∶02轴承温度为90～94℃，如表1所示。

根据轴承温度上升趋势，必须对电机落修检查。否则有可能发生轴承固死或者轴热切的故障。从其他数据看，2点检测没有发现其他异常。检查A节轴报数据，情况类似。由于该车运行时间较长，同时出现两台牵引电机报警，因此决定作为特殊案例专项查找原因。即先整车排查、再轮对吻合试验、电机空转试验、解体检查、轴承检测。

表1 B2位部分轴报数据

2 落车解体过程分析

首先技术人员在地沟进行了检查，发现齿轮箱油位普遍偏低。由于此种老式齿轮箱结构，不能直接观察到油位，检查人员用油尺进行了检测，检查结果显示油位均在最低限以下，由于不是原车油尺，只能作为参考，不能确认油位是否真的偏低[1]。A节一位，B节二位齿轮箱油颜色较其他位较显发红，报警为位置处大齿轮齿面略显发锈，如图1所示。

图1 齿轮箱润滑油颜色较差

随后决定抬车后进一步检查，为避免直接解体影响排查的完整性，排查结论得到段方认可，邀请段方技术人员一同参与，抬车后经技术人员分析确认，齿轮箱确实储油不足，油位低于齿轮润滑线，大齿轮有轻微胶合。由于大齿轮已胶合，不需要继续吻合试验，推断齿轮啮合存异常，可能存在齿轮超温传入电机轴承传感器，引起轴承报警。接下来厂段双方共同对齿轮箱进行了检查。检查发现，齿轮啮合确实存在异常磨损，主动齿轮和从动齿轮齿面均存在不同程度的磨损，齿面有干磨拉痕及铁粉，啮合部位有胶合痕迹。磨损情况如下图2、图3、图4所示，上箱打开后小齿轮有磨损，从动齿轮有磨损现象，啮合部位有明显干磨拉痕，齿面有拉手感铁粉及铁屑。

图2 主动齿轮齿面有磨损

图3 从动齿轮齿面有磨损

图4 啮合部位齿面存在干磨迹象

仔细观察发现大齿轮齿根部位有大量铁粉集聚，齿面有发红的油脂及铁锈痕迹。明显有发热产生的锈蚀和杂物，如图5。

图5 啮合部位存在锈蚀现象

打开上箱后对下箱进行检查，齿轮箱下箱拉出后检查发现齿轮箱油几乎消耗殆尽如图，不能触及齿面。未报警的齿轮箱油较为清澈透明，抱警齿轮箱（如图6）B节二位二点处齿轮箱油脂几乎耗尽且剩余部分黏稠发暗。

图6 油脂量缺少且黏稠发暗

对主动齿轮检查，未报警部位齿轮面标识清楚、无变色（A节一位二点处）如图7。报警部位过热变色，标识字迹已经完全看不清（A节一位五点处），未报警部位齿轮面标识能清楚、有轻微变色（A节二位五点处），报警部位过热变色，标识字迹已经完全看不清（B节二位二点处），如图8、图9。

图7 齿轮面标识正常

图8 未报警部位齿轮面轻微变色

图9 报警部位齿轮过热变色

初步断定，因齿轮箱润滑油不足，不能形成油膜，造成大小齿运行过程中齿面金属摩擦，产生大量摩擦热量。由于齿轮啮合频次高，小齿轮短时间急剧升温，大齿轮啮合频率低，温升较慢[2]。因金属较空气导热快，热量传至电机轴和轴承，引起轴承温升报警，需要确认电机轴承是否存在发热问题。

3 牵引电机空转试验及解体排查

为确认电机轴承是否也发生温升报警，退齿后牵引电机吊至电机试验站进行空转试验。空转一小时。轴承温升检测正常，轴承解体检测结果合格。

电机解体检查，电机轴承盖打开后，检查油脂量正常，旧油脂略微发硬，没有杂物，如图10所示。按照走行公里及正常运行油脂对比，无异常。

图10 牵引轴承润滑脂颜色正常

4 结论

结合整个过程及其余机车对比，该车已经运行两年多，走行30多万km，经过数次辅修整备，排除出厂装配不良原因。电机单独测试无报警，排除电机轴承质量问题，肯定温升为齿轮在无润滑的状态下金属摩擦产生发热，热传导引起的报警。由于传感器报警只显示为轴承报警，在电机解体过程中无人关注齿轮箱是否缺油，重新装配后消除了齿轮箱缺油现象，导致之前的分析一直没有结果。因为造成报警的原因为齿轮箱润滑脂消耗后未及时补充，造成齿轮啮合状态失效，引起纯金属机械摩擦，产生大量摩擦热，引起温升报警，如果不及时补润滑脂，其他轴报也将发生温升报警。值得庆幸的是，及时发现，没有造成较大事故，此次由于对全过程跟踪分析，意外发现是齿轮发热，是对目前判断的有效补充，避免单独分析发生方向性错误。此次故障得到的经验是保养维护必须执行到位，足额足量加润滑脂，定期检查，避免发生严重故障。责任判定：保养缺失，非牵引电机质量原因。

5 结语

全面彻底检查，能准确地找到问题的根源，此次排查为之前发生的轴承报警和齿轮磨损相关联的猜测提供依据，尽管该起事故明显责任为维护保养及定期检查原因，但维护使用不当引起的故障可能发生在机车质量期，相应产生的附加责任会关联机车质量评定和机车的正常使用。检修企业和使用单位各工序相互关联，其维护使用中质量点衔接相互引起重视，（厂修）企业不能依靠使用单位保养维护，使用单位不能指望修理单位一次性一劳永逸做好。建议机车各交接工序及交接提醒通知，确认下工序及后期注意事项，避免引起其他质量问题。根据统计，后期排查，规范加油维护后，至今一年来，该段再没有发生过轴承报警事故。

[1]邢存臻.牵引电机的维护与检修[M].石家庄：铁道学会出版社，1986.

[2]居志尧.牵引电动机检修技术问答[M].北京：化学工业出版社，2009.