聶鳳池

　　【摘　要】論文針對(duì)SS4型電力機(jī)車(chē)軸箱軸承故障，通過(guò)分析SS4型電力機(jī)車(chē)的軸箱接地保護(hù)裝置的特點(diǎn)，對(duì)軸箱軸承發(fā)生電蝕的原因進(jìn)行了分析，提出了防止電蝕發(fā)生的針對(duì)性措施。

　　【關(guān)鍵詞】軸承；電蝕；分析；對(duì)策

　　1　軸承故障統(tǒng)計(jì)
　　2016年10月至2017年10月，太原機(jī)務(wù)段SS4型電力機(jī)車(chē)共發(fā)生機(jī)車(chē)軸箱軸承故障4起，見(jiàn)表1。

　　故障軸承解體后檢查發(fā)現(xiàn)，4起軸承故障中，疲勞剝離2件，另外2件呈現(xiàn)電蝕現(xiàn)象，占全部軸承故障的50%。
　　2　電蝕原因分析
　　2.1SS4型電力機(jī)車(chē)受流的路徑
　　SS4型電力機(jī)車(chē)通過(guò)機(jī)車(chē)受電弓從變電所引出的接觸網(wǎng)上獲得電流，通過(guò)主斷路器引入機(jī)車(chē)主變壓器原邊，原邊的接地點(diǎn)在車(chē)體上。然后通過(guò)安裝在輪軸上的接地裝置，使電流通過(guò)車(chē)軸、輪對(duì)，引入鋼軌回流到變電所。具體的路徑是：接觸網(wǎng)→機(jī)車(chē)受電弓→主斷路器→機(jī)車(chē)主變壓器原邊→車(chē)體固定接地點(diǎn)→軟編織線→軸箱接地裝置→車(chē)軸→輪軌接觸點(diǎn)→鋼軌回到接觸網(wǎng)工區(qū)。由此看出車(chē)軸是接地電流的必經(jīng)部件，而軸箱軸承套裝在車(chē)軸軸頸上。如何限度杜絕流經(jīng)軸箱軸承的電流，從而防止軸承電蝕對(duì)保證機(jī)車(chē)輪對(duì)質(zhì)量的安全可靠具有重要意義。
　　2.2電蝕的基本原理
　　，電蝕是軸承失效故障的常見(jiàn)形態(tài)之一，其形成的原因主要有兩個(gè)。一是當(dāng)電流通過(guò)軸承時(shí)，由于滾柱與軸承內(nèi)套之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成導(dǎo)電體（外圈、內(nèi)圈、滾柱）接觸不穩(wěn)定，會(huì)在滾柱與內(nèi)外圈間發(fā)生電閃絡(luò)。該現(xiàn)象與機(jī)車(chē)入檢修庫(kù)，使用牽車(chē)幫牽車(chē)時(shí)，輪軌間放電，產(chǎn)生火花的現(xiàn)象類(lèi)似。二是軸承滾柱與內(nèi)外圈間有一層潤(rùn)滑油膜，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，電流擊穿油膜產(chǎn)生電閃絡(luò)。兩種因素的電閃絡(luò)都會(huì)產(chǎn)生高熱，在電弧和高熱的作用下，內(nèi)外圈和滾柱接觸面產(chǎn)生熔鎦、疤結(jié)或弧坑。第二，軸承電蝕的形態(tài)特征，軸承電蝕后，一般會(huì)在軸承滾柱和內(nèi)外圈滾道上產(chǎn)生不規(guī)則的熔鎦、疤結(jié)或弧坑，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成剝離。第三，軸箱軸承電蝕的危害。軸箱軸承電蝕程度取決于通過(guò)軸承電流的大小、時(shí)間長(zhǎng)短，電流越大，作用時(shí)間越長(zhǎng)，電蝕越嚴(yán)重。如果機(jī)車(chē)安裝了走行部監(jiān)控裝置，當(dāng)電蝕發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出1級(jí)報(bào)警。如果不采取措施，隨著機(jī)車(chē)的運(yùn)行，電蝕產(chǎn)生的損傷會(huì)迅速擴(kuò)大，導(dǎo)致2級(jí)報(bào)警。此時(shí)，軸箱內(nèi)軸承溫度急劇上升，潤(rùn)滑脂會(huì)汽化和碳化，變黑，變硬，最終導(dǎo)致軸承散架，固死。嚴(yán)重時(shí)，造成切軸事故。
　　3　SS4型電力機(jī)車(chē)軸箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及軸承電蝕原因分析
　　3.1SS4型電力機(jī)車(chē)軸箱結(jié)構(gòu)及作用
　　SS4型電力機(jī)車(chē)軸箱裝設(shè)在車(chē)軸兩端的軸頸上，用于安裝軸承，對(duì)車(chē)軸進(jìn)行定位。軸箱將車(chē)體、轉(zhuǎn)向架和牽引電機(jī)的部分重量經(jīng)輪對(duì)傳遞給鋼軌，并將來(lái)自輪對(duì)的牽引力或制動(dòng)力經(jīng)軸箱拉桿傳給轉(zhuǎn)向架。此外，軸箱還傳遞輪對(duì)與轉(zhuǎn)向架間的橫向作用力和縱向作用力。
　　SS4型電力機(jī)車(chē)軸箱由軸箱體、前后端蓋、圓柱滾子、密封環(huán)、軸承接地裝置等組成。軸箱內(nèi)部并列安裝2盤(pán)圓柱滾子軸承。軸承外圈與軸箱內(nèi)孔是過(guò)渡配合，軸承內(nèi)圈與軸頸是過(guò)盈配合。
　　3.2SS4型電力機(jī)車(chē)的軸箱接地裝置
　　為防止機(jī)車(chē)軸箱軸承電蝕，SS4型電力機(jī)車(chē)設(shè)有軸箱接地裝置。以使接地電流通過(guò)接地裝置、車(chē)軸、輪軌接觸點(diǎn)回流，避免了接地電流通過(guò)軸承。
　　接地裝置：SS4型電力機(jī)車(chē)每臺(tái)轉(zhuǎn)向架的一、三車(chē)軸的右端，二、四車(chē)軸的左端軸箱內(nèi)安裝有接地裝置，接地裝置主要由下列部件組成：接地線、接地電刷、電刷彈簧等。
　　3.3SS4型電力機(jī)車(chē)軸箱軸承電蝕原因分析
　　根據(jù)觀察，機(jī)車(chē)在檢修和運(yùn)用時(shí)，時(shí)常存在下列情況，接地裝置失效，不能發(fā)揮作用，使得電流通過(guò)軸箱軸承，造成軸承電蝕。
　　，軸箱接地線維護(hù)不當(dāng)，銅質(zhì)的軟編織接地線彎曲下垂，搭在軸箱體上，分流了接地裝置的接地電流，這種現(xiàn)象非常普遍。正常情況下，流過(guò)軸箱接地裝置的接地電流的路徑是：車(chē)體固定接地點(diǎn)→接地軟編織線→軸箱接地裝置接地線固定點(diǎn)→接地刷辯→接地電刷→車(chē)軸端面→車(chē)輪→輪軌接觸點(diǎn)。當(dāng)銅質(zhì)的軟編織接地線彎曲下垂，搭在軸箱體上后，接地電流被分流，軸承有電流流過(guò)。接地電流的路徑是：車(chē)體固定接地點(diǎn)→接地軟編織線→軸箱體與軟編織線接觸點(diǎn)車(chē)體固定接地點(diǎn)→接地軟編織線→軸箱體車(chē)體固定接地點(diǎn)→接地軟編織線→軸承外圈→滾柱→軸承內(nèi)圈→車(chē)軸→車(chē)輪→輪軌接觸點(diǎn)。第二，軸箱接地裝置不良，不能發(fā)揮接地作用。SS4型電力機(jī)車(chē)由2臺(tái)相同的車(chē)節(jié)組成，每節(jié)車(chē)有一立的主變壓器和2個(gè)轉(zhuǎn)向架。每節(jié)車(chē)的車(chē)體上有4個(gè)固定接地點(diǎn)。分別連接對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向架車(chē)軸上的接地裝置。即機(jī)車(chē)從接觸網(wǎng)獲得的電能是通過(guò)安裝在每根車(chē)軸上的接地裝置回流到接觸網(wǎng)工區(qū)的。如果機(jī)車(chē)某節(jié)車(chē)的接地裝置不良，則接地電流將通過(guò)車(chē)體支撐裝置（摩擦減震器、垂向油壓減震器）→轉(zhuǎn)向架側(cè)梁→軸箱拉桿→軸箱體→軸承外圈→滾柱→軸承內(nèi)圈→車(chē)軸→車(chē)輪→輪軌接觸點(diǎn)。全部經(jīng)過(guò)軸承，造成軸承電蝕。第三，電焊使用不當(dāng)造成電蝕。機(jī)車(chē)回庫(kù)檢修作業(yè)，轉(zhuǎn)向架部件焊修時(shí)，如焊修軸箱吊桿，甚至違規(guī)用電焊切割軸箱大蓋螺絲，不按照焊修工藝要求連接回流線，而是將回流線手把搭在鋼軌上或夾在轉(zhuǎn)向架上，使得電焊機(jī)的電流經(jīng)過(guò)軸箱軸承，造成電蝕。此種情況的電蝕電流的路徑是：電焊機(jī)焊把→焊件→軸箱拉桿→軸箱體→軸承外圈→滾柱→軸承內(nèi)圈→車(chē)軸→車(chē)輪→輪軌接觸點(diǎn)→電焊機(jī)回流線。第四，感應(yīng)電流造成電蝕。電力機(jī)車(chē)上的主型電器均是儲(chǔ)能部件，如：主變壓器、牽引電動(dòng)機(jī)等，尤其是主變壓器及各種電源的副端即接地點(diǎn)都接在車(chē)體上，這些因素勢(shì)必造成感應(yīng)電流。這些感應(yīng)電流最終都要通過(guò)輪軸傳到鋼軌上。如果軸箱接地裝置故障或作用不良，就會(huì)使感應(yīng)電流流經(jīng)軸承，造成電蝕。
　　4　防止軸承電蝕采取的措施
　　鑒于目前電力機(jī)車(chē)的供電方式以及電力機(jī)車(chē)本身的帶電特性，若要消除軸箱軸承電蝕是不現(xiàn)實(shí)的。但是我們可以采取措施，地阻止、化解或減小通過(guò)軸承的電流，以消滅或減輕軸承電蝕。根據(jù)以上分析，建議采取以下措施：
　　，加強(qiáng)軸箱接地裝置的檢查維護(hù)，確保各部件正常。機(jī)車(chē)進(jìn)入修程時(shí)，檢查軸箱小蓋與軸箱體間絕緣墊是否完整良好。按照檢修范圍要求打開(kāi)軸箱小蓋檢查接地裝置無(wú)異常，接地電刷移動(dòng)自如順暢無(wú)卡滯，刷辯無(wú)過(guò)熱短股，無(wú)擠壓，刷辯鼻子緊固螺絲緊固無(wú)松動(dòng)，電刷壓力彈簧壓力在規(guī)定范圍內(nèi)。尤其是檢查確認(rèn)接地電刷與軸端面可靠接觸。第二，加強(qiáng)軸箱接地線的維護(hù)，防止接地線與軸箱體接觸。為杜絕接地線與軸箱體接觸產(chǎn)生的分流電流，建議對(duì)接地線加裝套管或?qū)⒔釉谳S箱小蓋上的接地線與接在車(chē)體接地點(diǎn)上的接地線用所帶捆扎，從而杜絕接地線的分流電流造成的電蝕。機(jī)車(chē)日常回庫(kù)整備作業(yè)時(shí)，檢查接地線安裝良好無(wú)過(guò)熱，接地線與軸箱體保持一定的距離，確保機(jī)車(chē)運(yùn)行中通過(guò)曲線、道岔群時(shí)接地線不與軸箱體接磨。軸箱小蓋接地線的接線柱的絕緣必須完整，確保接地線的線鼻子與軸箱小蓋有足夠的絕緣距離。第三，加強(qiáng)電焊作業(yè)的管理。已經(jīng)組裝軸承的軸箱體上嚴(yán)禁電焊作業(yè)。機(jī)車(chē)檢修焊修作業(yè)時(shí)，必須按照要求正確使用回流線，不得使電焊機(jī)電流經(jīng)過(guò)軸箱軸承。
　　5　結(jié)語(yǔ)
　　機(jī)車(chē)軸箱軸承是機(jī)車(chē)走行部最重要的部件之一，是使機(jī)車(chē)輪對(duì)正常滾動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)牽引列車(chē)運(yùn)行的重要部件。其運(yùn)行工作質(zhì)量狀態(tài)不僅決定了機(jī)車(chē)運(yùn)行的速度、品質(zhì)，更是確保列車(chē)運(yùn)行安全的關(guān)鍵部件。因此時(shí)刻掌握軸箱軸承的質(zhì)量狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決軸箱軸承的異常狀態(tài)，是機(jī)車(chē)定期檢修、日常整備保養(yǎng)的重要內(nèi)容之一。
　　【參考文獻(xiàn)】
　　【1】張有松，朱龍駒.韶山4型電力機(jī)車(chē)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.

來(lái)源：《中小企業(yè)管理與科技·下旬刊》2017年11期