和谐型电力机车走行部零部件故障问题分析及改进

和谐型电力机车走行部零部件故障问题分析及改进

孙家广 

中车集团大连机车车辆有限公司 辽宁大连  116046

摘要：和谐型电力机车是国内常见的城市动车机型，主要用于牵引城际列车，是城市快速交通系统的一部分。在此类型机车普及应用以来，经常出现撒砂装置停止运作、电机齿轮机组卡顿等问题，技术人员应把握导致此类问题出现的原因，使用高质量材料制作走行部零部件，降低零部件故障率。本文主要分析了和谐型电力机车走行部零部件故障的产生原因，并指出了故障问题的正确解决方法。

关键词：和谐型电力机车;零部件故障问题;改进策略研究

前言：电力机车在持续运作过程中，内部零件磨损严重，容易出现精密零部件脱落等问题，造成次生安全灾害。机车走行部位于传动装置的中央位置，安装有齿轮组与电机等重要设备，零部件故障问题出现几率较高，可影响机车运行效率和安全性。一般来说，和谐型电力机车走行部零部件故障的产生原因可分为两类：一类是由于零部件结构设计不合理，长期承受过大压力出现金属疲劳或严重磨损，导致其逐步脱落或松缓，影响整体机组正常运作；另一类问题是由于零部件施工质量不达标造成的，制造商使用低质量材料制作零件，使用寿命缩短。

一、和谐型电力机车走行部零部件故障基本类型与原因

（一）齿轮箱定位螺栓松缓

    齿轮箱定位螺栓松动是和谐型电力机车运行中经常遇到的问题，容易导致牵引电机不正常振动问题。定位螺栓松动原因是机车在运动中产生的持续振动导致螺栓松动并最终脱落，螺栓固定槽与螺栓球之间间隙扩大，还会引发长螺栓断裂等问题。。此外如果螺栓没有定期涂抹润滑油，螺纹之间的摩擦力会增加，最终导致螺栓松动。机车齿轮箱定位螺栓松动可影响机车正常运作，如果传动组衔接部分螺栓松动并脱落，可能会导致齿轮箱错位，从而导致机车的燃油使用效率下降。此外，齿轮箱的未对准会导致振动增加，从而导致机车部件的进一步磨损，最终导致机车完全损坏[1]。

（二）撒砂装置故障

机车撒砂装置是机车上的一个重要部件，用于增加车轮与铁轨之间的摩擦力，提高机车行驶稳定性和安全性。在机车行驶过程中，铁轨表面可能会出现积雪、结冰、沙尘等情况，影响机车的行驶安全。机车上装有撒砂装置，可将砂粒喷洒到车轮与铁轨之间，增加摩擦力，使车轮能够更好地贴合铁轨，防止因滑动而导致的事故发生。机车撒砂装置构造简单，主要由砂箱、喷嘴、阀门、控制器和电气元件等组成。当机车行驶在积雪、结冰或沙尘等路面上时，车轮与铁轨之间摩擦力逐步降低，机车驾驶员会通过控制器启动撒砂装置，从砂箱中释放砂粒，经过喷嘴喷洒到车轮与铁轨之间，增加摩擦力，从而保证机车行驶安全性。砂箱堵塞、喷嘴堵塞、阀门故障等是机车撒砂装置使用时的常见故障，砂箱堵塞产生原因为砂粒过大、砂粒潮湿、砂箱清理不及时等。当砂箱堵塞时，砂粒无法正常流动，影响撒砂效果。

（三）制动杠杆螺栓龟裂

机车制动杠杆是列车制动系统的重要调节工具。可用于调节动力系统运作方式。由于后期维护失当、螺栓磨损严重等原因，制动杠杆螺栓经常出现开裂、脱落等问题，间接影响制动系统稳定性。造成制动拉杆螺栓开裂问题的原因为制动杠杆螺栓循环加载引起主材料出现金属疲劳，材料韧性下降，最终出现疲劳裂纹。由于受到机械应力与人工控制压力的共同作用，造成杠杆所受应力过大，出现部分零件脱出槽位的问题[2]。

二、解决零部件故障问题、保证机车稳定运作的措施

（一）做好定期核查工作，检测螺栓扭矩

为有效治理定位螺栓松动问题，可采取专业工具进行定期核查、涂抹润滑油等多种措施。首先，技术人员要确保走行部螺栓得到适当润滑，松紧度适中，避免过紧或过松。此外应定期检查螺栓，以确保其并未脱出或发生断裂，检查频率可控制在每周两次左右，可在螺栓孔周边划出防缓标示线，在螺栓发生明显松动后，可使用扭矩扳手拧紧螺栓。除了上述预防措施外，还有多种检测方法可用于检测机车齿轮箱定位螺栓松动情况。例如技术人员可使用测力计测量螺栓扭矩与负压程度，确定不同孔位螺栓是否出现松动或龟裂等问题，使用开口扳手拧紧螺栓套，让齿轮箱驱动装置上的螺栓贴近电机，将安装力矩控制在300牛顿每米。

（二）安装新型撒砂装置

    新型机车撒砂装置由储砂室、调压阀、气阀、撒砂管等几部分零件组成，功能丰富，可降低人工劳动强度，快速播撒砂子。储砂室是盛放撒砂装置所用砂子的密封容器，腔室内部填满砂子，然后由压力调节阀加压，该阀门可用于调控风阀与排砂管内部的气压。砂箱内部的砂子受到重力影响，自行通过输砂管流入用于喷射砂子的导气管中，在系统收到喷砂指令后，可自行根据预设定的工作模式调节压力阀，让控制风阀的进风口吸入更多空气，让经过压缩后的空气流入输气管中，逐步向输砂管施加压力，让砂子进入扬沙口并以固定速度射出。为了使撒砂装置正常工作，必须利用压力调节阀调节风阀口压力，让砂子以固定速度喷射到机车轨道上。新型撒砂装置为铝合金材料制作而成，使用成本较低，无内置零件，砂子存储空间较大，导砂能力较强，可实现快速加压与高频率喷砂。内置储砂室的空间较大，安装有密封垫与砂箱盖，不容易出现砂子泄漏问题。

（三）调整制动系统结构，组织超声波检测

为解决制动杠杆螺栓开裂问题，应改进制动杠杆螺栓的制作材料，调整结构设计方案。制动杠杆螺栓所用材料应经过仔细选择和测试，以确保其耐疲劳性和耐腐蚀性达到安全标准。还应主动优化制动系统结构设计，降低应力集中度，改善杠杆疲劳性能。还应采取适当安全维护措施，缓解制动杠杆螺栓疲劳，可定期检查刹车杆螺栓润滑情况，及时更换出现严重磨损的杠杆。刹车杆螺栓的操作应严格控制，防止过度和频繁使用。

为提升故障检测效率，可使用超声波探测、晶体化验等先进科技，准确检测刹车拉杆螺栓上出现的磨损和裂纹。超声波探伤技术主要利用高频超声波来检测刹车杆螺栓的磨损和疲劳程度，超声波发送到螺栓中会可形成反射波段不同的信号，可使用探测设备收集反射信号并加以分析，检测螺栓中存在的缺陷。这一方法准确度较高，通过对比正常零件与受损零部件在超声波波形与传导速度等方面的差异，能够快速准确地检测出螺栓磨损和疲劳程度。晶体化验技术可用于检测刹车杆螺栓磨损疲劳问题，可用经过打磨的人工水晶体材料测量螺栓磨损和疲劳程度，通过将晶体放在螺栓上并记录二者之间产生的共鸣振动频率，将被检测螺栓的振动频率与新螺栓频率进行比较，及时找出差异产生原因。

结论：为降低电力机车走行部零部件故障出现几率，应根据安全要求定期组织核查工作，及时发现走行部主要装置中零部件的磨损、裂纹、间隙过大等问题，每隔一到两周组织一次超声波清洗，去除零部件中沾染的污垢或灰尘。还可根据实际情况制定技术标准，使用质量达标的高韧性合金零部件，在使用零部件之前对其进行磁粉探伤检测，评估金属疲劳度与材料密度。

参考文献：

[[1]吕贤明.机车走行部电机轴承保持架故障监测数据解析[J].设备管理与维修,2022(24):143-145.

[2]谭广朋,张士卫,张伟,刘富强,高朦.HX_D3型机车走行部轴承故障分析及对策[J].电力机车与城轨车辆,2022,45(04):123-126.