HXD3C型电力机车齿轮箱漏油故障的原因分析

HXD3C型电力机车齿轮箱漏油故障的原因分析

卫志龙,高健

大连机车车辆有限公司转向架分厂

摘  要 本文针对驱动装置检修及运用过程中出现的齿轮箱漏油故障进行分析，并针对不同的原因提出相应的改进方案，争取从根本上解决齿轮箱漏油的故障问题。

关键词HXD3C 齿轮箱漏油 分析 检修

1.概述

HXD3C型电力机车作为和谐型客运机车的主力车型之一，担负着重要的运输任务。该车型机车于2010年7月下线，全路运用千余台，随着运用年限的增加，部分故障逐渐表现出来。目前，HXD3C型机车已普遍进入C6修阶段，运用年限约10年，走行历程240万公里以上，运用历程及年限均较多，整车故障发生率也相对增加，作为走行部核心的驱动装置的故障率也有增多的趋势，发生最为频繁的就是齿轮箱漏油故障。由于齿轮箱为全寿命设计，在低级别检修过程中，在没有严重破损的情况下不进行修复和更换，这导致齿轮箱故障率增加。针对这一典型故障，在驱动装置返厂后进行拆解，使用现场分析、实物对比、状态推测、故障再现等手段，从不同角度剖析故障产生的根本原因，制定完善的工艺解决方案，从根本上解决问题，减少直至消除该故障的发生。

2.故障现象分类及原因分析

驱动装置返厂后，对故障现象进行分类，把其中齿轮箱漏油故障的驱动单独放置，而且针对不同的表现分别进行了记录、对比与分析，目的是通过驱动不同的表面状态初步分析不同的原因，从而提高故障判定效率，再进一步确定导致故障的本质原因。对返厂故障驱动从漏油的部位、油迹的多少等因素进行逐一分析，可将漏油故障大致分为如下几类：

2.1合箱面漏油

在对故障驱动表面进行观察时发现下箱体存在大量油泥，该油迹与合箱面相连并不予其他结合位置有明显接触，且油迹形状呈上小下大。从现象初步判断漏油位置为上下箱体合箱面，拆解后分析具体原因。将齿轮箱上下箱体分解后观察合箱面状态，按照装配工艺要求，合箱面需均匀涂抹红色的厌氧密封胶（LT518），齿轮箱密封状态良好的情况下，密封胶处于无氧气环境，可以很快凝固起到密封作用，而合箱面有间隙的位置存在氧气，所以密封胶不会凝固，随着润滑油从该部位漏出，会将未凝固的密封胶冲掉。所以，正常的合箱面密封胶应干燥无油迹，无密封胶且有明显油迹的位置即为漏油位置。导致该问题的主要原因是合箱面漏油点存在高点导致间隙存在。要求在整备时消除结合面高点，从根本避免此类问题的发生。

2.2螺纹孔漏油

与上述合箱面漏油情况类似，下箱体存在大量油泥，通过观察后发现，漏点在齿轮箱合箱面螺栓附近，油迹基本没有出现在下箱体合箱面外沿处，而是通过螺栓通孔直接渗漏到齿轮箱外部。齿轮箱合箱面由5个M16×70螺栓和13个M12×50螺栓紧固，拆解后发现，螺纹及连接孔中存在大量油迹，这就确定了漏油点为螺纹孔。

根据工艺要求，合箱面的螺栓有严格的把紧顺序，目的就是避免在螺栓紧固过程中造成合箱面受力不均导致的上下两个平面产生变形，导致贴靠不紧，因为螺栓位置没有密封胶存在，所以任何一点间隙都会使油进行到螺纹孔中，进而产生漏油问题。而造成齿轮箱螺栓孔漏油的原因极可能是由于在上下箱体组装时没有严格按照要求的螺栓把紧顺序紧固螺栓，导致漏点位置的合箱面受挤压变形产生间隙，最终导致漏油。要求在检修过程中严格实行工艺要求的螺栓把紧顺序，可以有效避免此类故障发生。

2.3观察盖漏油

在观察中发现齿轮箱底部及观察盖与齿轮箱结合部位有明显大量油泥，观察盖的作用是在不解体齿轮箱的情况下能够对主、从动齿轮本身及啮合状态进行观察，与齿轮箱内相同，通过0.5mm厚的特质橡胶密封垫密封。将观察盖取下后观察密封垫局部有大量油迹，进一步观察发现密封垫存在折损现象。原因为安装密封垫时没有注意整体的平整性，局部折叠导致间隙的出现，产生漏油问题。另外，还发现密封垫没有破损，但局部存在凹陷或者压痕，在对相应部位的观察盖接触面观察，发现存在尖锐凸起，导致挤压密封垫，同样造成间隙的出现，产生漏油问题。在驱动装置检修过程中还发现在上下箱体结合面与观察盖交汇位置的密封垫有油迹渗出，拆解后发现齿轮润滑油从该部位的间隙中渗出，由于结构的限制，该部位会出现类似于“三角形”的间隙，正常状态下密封垫的弹性可以填充到空当区域形成密封，但是在整备时如果将上下箱体棱角过度打磨，会导致“三角形”间隙过大，密封垫无法起到密封作用，会有渗油现象。此类现象可在例行试验完成后观察到，在驱动装置出厂前进行修复，杜绝在机车运用过程中出现漏油，而其他两种情况可以在从工艺执行层面要求将齿轮箱与观察盖结合面整备平整，在装配时注意避免密封垫折叠，可有效避免此类漏油情况发生。

2.4通气器渗油

该故障主要表现在齿轮箱通气器附近存在大量油泥，通气器是一个平衡齿轮箱内外气压的装置，类似于溢流阀，当齿轮箱内润滑油由于高温气化而压力增高时，油气从通气器中排除，这就意味着通气器经常被油气附着，当过多的杂质堵塞通气器的通道时，齿轮箱内压力无法得到释放，必然会迫使油气从通气器连接部位渗出，造成通气器渗油现象。

经拆解后发现通气器已基本被完全堵塞，与上述结论相符，丧失了其原有排气功能的通气器周围附着了大量油泥，导致箱内多余的压力从连接部位排出，在液化成油渍，就会出现通气器漏油的现象。

经过分析，这种情况大多是由于在清洗时没有将通气器中的油泥清洗干净，导致机车在运用较少公里数时就产生了通气器堵塞的问题。在齿轮箱进入检修工序后，将通气器打开，将附着得过滤网上的油泥全部清除，确保通道畅通，增加通气器功能持续时间。在驱动装置发出前，使用检查锤轻轻敲击通气器，通过声音的清脆程度也能间接判断通气器内部是否有损坏和杂质。

2.5外侧迷宫漏油

齿轮箱与其他部件，例如抱轴箱，密封基本采用的迷宫密封方式，通过零部件设计的台阶相互穿插、配合，形成一种动态的密封形式。迷宫之间存在间隙，通过层层间隙使得箱体内部油气的溢出量逐层减少，直至没有油迹渗出，所有油气都在箱体内部循环，进而达到密封目的。

齿轮箱外侧迷宫出现大量油迹，油迹都集中在齿轮箱外侧靠近车轮的位置，该部位通过迷宫密封，周边出现油泥附着属于正常现象，但过多的油泥是不正常的，通过对结构的分析，由于迷宫间隙较大或者箱内温度过高，导致润滑油气化过多，导致从迷宫溢出的油气超出正常范围，附着在齿轮箱表面，形成漏油现象。

2.6 内侧迷宫漏油

内侧迷宫漏油故障的表现与外侧的基本相同，但油迹主要集中在抱轴箱与齿轮箱之间，通过结构分析，抱轴箱与齿轮箱在连接部位采用的O型圈加密封胶的密封形式，在抱轴箱与齿轮箱结合面的凹槽内安装一个O型圈，在其表面均匀涂抹一层LT518密封胶，在通过M12×40螺栓把紧结合面。在对漏油部位拆解时发现存在O型圈破损现象，可以直接得出漏油原因，在齿轮箱与抱轴箱连接过程中O型圈从凹槽内脱出，组装时并未发现，导致O型圈挤压破损，密封胶在间隙存在的情况下不会凝固，导致该部位行成缺口，造成漏油。为避免该问题发生，在安装齿轮箱到抱轴箱上时注意O型圈状态，贴靠时速度要慢，感受压力变化，如果明显发现局部受力较大，很可能存在异常，要再次确认，无问题后继续安装。值得注意的是，通过运用路局检车时反馈的情况发现，抱轴承润滑脂会在机车运行时稀释并从溢脂孔泄露出来，尤其是刚刚完成补脂的检修驱动，这属于正常现象，但常被误以为是齿轮箱漏油，齿轮箱有渗漏时表现的是透明浅黄色液体。通过对渗漏的“暗红色油迹”的颜色对比，可以对该情况作出准确的判断。

2.7 齿轮箱与电机连接处漏油

此种情况是漏油故障反馈最多的情况，齿轮箱与电机连接处存在大量油迹，通过观察油迹出现的起始位置可以初步判定漏油部位，若电机内部存在明显油迹，基本可以判定为电机轴承油脂泄露，附着在齿轮箱与电机连接处。该部位靠O型圈和密封胶密封，电机密封面有较深凹槽，组装时将O型圈放置其中，表面涂抹一层密封胶，与齿轮箱安装后起到密封作用。拆解时观察O型圈状态，若靠电机侧没有明显油迹，则证明密封有效，排除齿轮箱漏油可能，若靠电机侧O型圈有明显油迹则证明密封失效，进一步对O型圈进行观察，发现漏油部位存在压痕，该部位正好位于齿轮箱上下箱体接触面边缘，在安装上下箱体时，由于边缘部位较为尖锐，O型圈自由状态外径大于齿轮箱安装孔内径，安装时尖锐的棱角可能将O型圈磕破或挤压，在齿轮箱安装完成后受到的挤压力越大，会导致O型圈断裂或挤压变形，导致漏油直接发生。

通过大量的现场分析及情况采集后总结得到上述几项，基本包括了漏油故障驱动的全部分类，快速判断故障种类有助于确认故障原因，提高恢复效率。具体的故障原因还需进一步分析

3.相关工艺改进

通过对上述七种情况的分析，基本涵盖了齿轮箱漏油的所有现象。部分造成漏油故障的因素不仅限于其中的一项或几项，所以为了准确排查漏油原因，需要深入细致的分析。下面简要介绍通过分析故障原因进而对相应工艺进行改进的几种情况。

一、为防止齿轮箱合箱时将电机O型圈挤破，在合箱时需要确保齿轮箱边缘不会压入O型圈表面，避免暴力组装，必要情况下可以将齿轮箱与O型圈接触的锐棱倒钝，起导向作用,同时也不能倒角过大，导致润滑油从倒角处渗漏；O型圈生产单位不同，其性能也有不同，在组装时应选取相对较软的“O”型圈，尤其是在环境温度较低时，最大程度上避免O型圈被压损。

二、在齿轮箱组装过程中加入齿轮箱对正工步，具体操作是：在上下箱体固定后，且紧固件没有把紧力矩之前，将观察盖安装在观察孔位置，把紧对称位置的4颗螺栓，将上下箱体观察孔平面对齐，避免行成高度差，观察盖闪缝导致漏油。

三、齿轮箱合箱面存单独平面仅有一个螺栓的部位，从该处漏油的情况也多次发生，所以根据生产经验，在其他螺栓把紧后需将该螺栓再次紧固确保紧固力矩，消除其他力矩把紧情况下造成的结合面变形导致该受力薄弱部位螺栓把紧失效。

四、合箱面是由厌氧型密封胶密封，所以要求密封胶涂抹均匀，使用尼龙滚子反复推碾，直至密封胶附着均匀，在温度较低的环境下，密封胶更为浓稠，所以推碾次数要适当增加

，避免局部位置过厚影响密封性能。

五、大部分漏油都是由于结合面高点、密封件破损导致的，所以要求在组装工序整备时着重处理高点、毛刺等缺陷，对O型圈、密封垫进行外观检查，出现龟裂、老化、硬化等情况应及时发现，更换状态良好的密封件。

4.故障恢复方法

根据故障轮对电机组检修规程要求，本着恢复功能排除故障的原则，故障驱动返厂检修首先要恢复故障，进而再根据运用时间及走行公里数对应相应的检修规程进行检修，通常针对本文叙述的齿轮箱漏油的故障，一般将电机、齿轮箱拆解后对故障进行分析，行成拆解分析报告，然后对驱动装置进行检修，消除故障，根据工艺文件组装电机及齿轮箱等部件，并更换所有的紧固件，最后进行例行试验，保证检修产品组装符合技术要求，产品性能可靠性、稳定性。

检修流程如下图所示：

故障漏油驱动进场以后首先对驱动入场状态判断，通过漏油位置初步判断漏油位置。然后按照工艺要求拆解轴箱，并将驱动吊放置驱动拆解架上，在相关部门在场的情况下对齿轮箱电机进行进一步拆解，最终确定漏油原因，最后将故障排除后，恢复驱动装置。

5. 应用效果

通过对该故障的统计分析，制定相应的完善解决方案，与之前对比，大幅减少了该故障重复发生几率。根据近年来故障修数量，每年大约返修故障修驱动装置200条左右，其中漏油故障约25条，按照常规修成进行故障恢复，每条成本约为30000元，每年通过针对性的消除故障隐患，按消除率30%计算，约为9条，每年可节省由于修复齿轮箱漏油故障驱动装置约27万元，节省了大量检修生产成本。

6.总结

综上所述，由于机车长时间运用，发生故障的几率也大大增加，本文针对几种齿轮箱漏油的故障进行了原因分析及判断方法，明确了工艺优化方式，简要叙述了检修流程，强调操作注意项点，确保能够及时排除故障并恢复功能，保证机车正常的运用。

通过对故障驱动的分析，找到导致故障的原因，通过改进工艺及更新操作法等手段去避免问题在检修和生产过程中的再次发生，杜绝故障隐患。从根本上降低故障率甚至消除故障率才是检修的最高标准与最终目标，是我们应该不断努力的方向。

质量是企业发展之本，准确的判断故障原因能够为今后的生产提供经验支持，避免故障频繁发生，进而降低了维修成本、提高盈利。

参考文献

[1] 陆婷婷 王维民.橡胶O形密封圈研究发展综述[J].液压气动与密封,北京:中国液压气动密封件工业协会,2014年第10期