地铁车辆齿轮箱故障及解决措施探讨

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摘要：齿轮箱作为车辆转向架的重要组成部分，其结构设计的合理性能够大大提高车辆转向架的性能。基于此，从箱体、齿轮、轴承、润滑及密封等方面探讨齿轮箱设计要点，明确其维保措施，并结合西安某地铁案例，对其常见故障及解决办法进行分析，旨在为类似工程提供参考。

关键词：齿轮箱；故障分析；渗油；漏油

常见的齿轮箱故障有漏油、异响以及油变色等。故障可能发生在地铁车辆调试过程中，也有可能发生在地铁运营过程中，甚至可能发生在对齿轮箱进行相关操作后的很短时间内。故障的产生严重影响着车辆运行的安全。因此，对地铁车辆齿轮箱存在的故障进行必要的研究分析，并在此基础上提出切实可行的解决策略。

1齿轮箱结构特点

齿轮箱属于单级圆柱斜齿轮传动，组成零件和系统主要有箱体、齿轮、轴承、润滑系统和密封系统等。这些零件和系统既相互独立，又相互影响，共同作用形成了齿轮箱系统。

1.1箱体

齿轮箱箱体是一个密闭的空间，能够对齿轮和轴承进行润滑。除此之外，齿轮箱箱体还能够承受输出扭矩的反作用力，使齿轮的啮合精度得到保证。车辆运行过程中，车轮和轨道摩擦产生巨大的振动冲击。齿轮箱不仅要承受这部分冲击，还要支撑齿轮和轴承运转，因此对材料的要求比较严格。

1.2齿轮

车辆的正常驱动与否和齿轮传动的好坏有着密切联系。齿轮箱传动的效率和精度受齿轮传动的影响，从而影响车辆驱动。此次工程项目中采用的是渐开线圆柱斜齿轮传动。齿轮材料为EN10084标准下的18CrNiMo7-6材质，能够最大限度地满足强度要求和实际情况。齿廓表面采用渗碳淬火热处理工艺进行处理，使得齿面硬度大大提高。齿轮精度越高，齿轮啮合精度就越高，噪声也能得到有效控制。提高齿轮精度主要采用磨削修形的方法，修形前先利用MASTA软件对修形量进行模拟和计算，然后再根据计算结果进行操作。同时，疲劳强度计算也应与IS06336标准相符。

1.3轴承

以圆柱滚子轴承和四点球轴承为主的轴承配置不仅安装方便，而且调试简单，具有非常明显的优势，因此常被当做是输入齿轮轴的支撑。车轴以简支梁式支撑为主，两端分别布置一个圆锥滚子轴承，且两个轴承以面对面的形式装配。需要注意的是，轴向游隙的调整应在调整垫的作用下进行。通过计算可知，轴承的使用寿命应为200×104km。因此，每次轴承检查应与上一次检查至少相隔80×104km。

1.4润滑及密封

利用润滑油的飞溅进行润滑是齿轮箱中齿轮和轴承润滑的主要方式。对于齿轮箱箱体来说，润滑油主要储存在箱体底部的油池中。对于轴承来说，润滑油主要通过轴承座上的进油孔进入轴承。润滑过程中，齿轮飞溅的润滑油首先进入轴承内部，然后对轴承进行润滑，最后再通过回油孔回到箱体底部的油池中。齿轮箱密封系统主要有两种，分别是接触式静密封和非接触式动密封。（1）接触式静密封。接触式密封系统不仅存在于密封盖端和轴承座之间，还存在于轴承座和箱体之间。所有接触式静密封进行密封的材料都是O形橡胶密封圈和端面厌氧型密封胶。这种密封方式不仅结构简单，而且性能较好，可靠性高。（2）非接触式动密封。非接触式机械密封属于双层密封，通常在贯通部位使用，如齿轮箱小齿轮轴和车轴等部位。密封时既要确保齿轮箱内部不出现油气渗漏的情况，又要确保齿轮箱的清洁，不能进入外部灰尘杂质以及水等物质。

2维护保养

正式交付后，齿轮箱一共需要经历五个阶段。具体阶段如下。（1）首次使用。利用透明油标为检查工具对油位进行检查。（2）磨合期。检查频次为每天一次，检查内容有：①利用透明油标观察油位及颜色；②对迷宫盖板排水孔进行检查，通过观察排水孔，判断是否存在碎屑或灰尘对排水孔造成阻碍；③检查螺栓是否松动，具体为观察螺栓防松线，判断螺栓防松线是否发生偏移；④对油品取样并进行分析。（3）月检。频次为每月检查一次或每12500km检查一次，检查项目与磨合期相同，不需要对油样进行检查。（4）年检。频次为每年检查一次或每150000km检查一次。检查内容包括：①对齿轮箱外部进行检查，判断齿轮箱外部是否存在损伤；②对磁性油塞的吸附金属屑进行检查；③检查螺栓是否松动，具体为观察螺栓防松线，判断螺栓防松线是否发生偏移；④更换润滑油，单台齿轮箱的润滑油注入量约为3.6L。（5）大修。频次为每6年检查一次或每900000km检查一次。检查内容为：①对转向架上的齿轮箱进行拆卸和安装；②对各部位进行清理；③对所有零件存在损伤的地方进行检查；④对螺栓、0型密封圈、组合垫和油标进行更换；⑤对输出轴承滚道、滚子表面进行检查，判断是否存在侵蚀和磨损，如果侵蚀较为严重，则需进行更换。

3齿轮箱常见故障分析及处理建议

3.1齿轮箱渗油、漏油

根据齿轮箱的结构可大致判断出漏油的部位。常见的漏油部位有大、小轴承座结合面处、小密封端盖处等。本文以西安地铁为研究对象，对地铁运行过程中的漏油情况进行仔细分析，并作出如下总结。（1）如果漏油现象出现在车辆运行之前，则漏油的原因可能是组装出现失误，也可能是组装和试验过程中没有将多余的油擦干净。通过对地铁的运行情况进行研究可以发现，组装失误这一原因的可能性较小。齿轮箱油位是检查的首要对象。当油位不足的现象比较明显时，应第一时间联系厂家，并判断组装是否存在问题。当油位没有发生变化或变化不明显时，应先对齿轮箱表面的油污进行清理，然后再对齿轮箱表面进行监测，观察是否出现了新的油污，同时还需对油位的变化情况进行观察。如果有新的油污出现，且油位发生变化，则组装存在问题，应及时联系厂家。如果没有出现新的油污，则问题产生的原因极有可能是油污清理不到位。（2）漏油现象出现在车辆调试或运营过程中。①迷宫处渗油。迷宫槽中有少量剩余的油随着车辆的运行而渗出，从而形成油污。这种油污会随着时间的推移而逐渐减少，并变得干燥。也有可能是加入了过多的润滑油，从而使得润滑油沿着迷宫渗出。这种情况的渗油同样也会随着时间的推移而逐渐减少，并变得干燥。如果油污长时间保持潮湿，则可能有两种情况。其中一种是回油孔堵塞，润滑油无法顺利回到箱体底部，因此需要及时对回油通道进行清理；另一种是润滑油来自分箱面，并积聚在迷宫处。②分箱面处渗油。分箱面处漏油的原因是组装时没有做好密封工作。③连接螺栓处渗油。连接螺栓处渗油的原因主要分为两种。其中一种是防锈油清理不到位，导致渗出，另一种则可能是螺栓出现松动，拧紧螺栓能够解决这一问题。

3.2润滑油变色

（1）润滑油乳化、劣化。对齿轮箱中的润滑油进行观察，判断润滑油是否变白。如果出现变白现象，则润滑油发生乳化，需及时更换。产生乳化的原因主要是润滑油中有雨水混入。一般情况下，只有出现特大暴雨或轨道上积水较深时才有可能出现这种情况。（2）润滑油变黑。通常情况下，润滑油变黑并不会对齿轮传动装置的正常运行造成影响。润滑油变黑的原因主要有以下几种：①组装前没有将各部件清洗干净。②磨合初期产生了磨合微粒，从而导致齿轮油变色。③各部件清洗不到位、磨合初期产生磨合微粒是磁性加油螺栓上存在油污的主要原因。处理建议如下：①将磁性螺栓拆下来重新进行清洗，并更换润滑油。②当放油后的齿轮箱清洗不到位时，即使更换了润滑油，也有可能会出现油变黑的现象。③换油后，对润滑油的情况进行跟踪和检测。利用磁性螺堵上的吸附物状态对润滑油变黑是否正常这一问题进行判断。

3.3齿轮箱异响

（1）接地碳刷异响。①运营初期产生异响的原因主要是碳刷和滑环配合不密贴，这种情况下产生的异响会随着碳刷的磨损而逐渐消失。除了这种方法外，还可以通过修整碳刷的方法消除异响。②产生异响的原因可能是弹簧发生断裂，这种情况的可能性不大。（2）其他异响。其他异响主要来源于齿轮箱内部，包括轴承受损、轮齿损坏等，可借助润滑油进行初步判断。

3.4联轴节处渗油（脂）

联轴节处渗油的原因主要是没有将连接螺栓拧紧，从而导致运行过程中有油脂甩出。解决这一问题的方法主要是将螺栓拧紧，必要时还可适当加入一些润滑油。

4结语

综上所述，运行过程中，齿轮箱可能会面对各种各样的问题，应根据具体的问题有针对性地进行解决。同时，各地铁机构应将这些宝贵的经验整理出来，与其他城市的地铁共享，以便更好地应对和解决这些问题。

参考文献：

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[2]李雨晗，李永华，宫琦.基于可靠性的地铁车齿轮箱维修周期优化[J].大连交通大学学报，2018，39（04）：37-41.

[3]张晶.地铁齿轮箱渗油原因分析及解决方案[J].现代制造技术与装备，2016（06）：144-146.

作者：张滨 单位：西安市轨道交通集团有限公司运营分公司