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如圖1所示，齒輪箱軸承損壞圖照片。傳動(dòng)齒輪箱是轉(zhuǎn)向架中故障率較高的零部件之一，其性能直接決定了轉(zhuǎn)向架的運(yùn)用性能，某型動(dòng)車組齒輪箱在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了軸承損壞的故障，就像圖1所示。
圖1齒輪箱軸承損壞圖
1、齒輪箱結(jié)構(gòu)
為了更好的找出齒輪箱軸承損壞的原因，首先我們要了解下，傳動(dòng)齒輪箱的結(jié)構(gòu)。齒輪箱主要組成部件包括齒輪箱箱體、密封件、軸承、齒輪、軸承座、接地裝置及吊桿。大齒輪壓裝在車軸上，大齒輪軸承通過大齒輪軸承蓋與齒輪箱體和車軸連接，確保車軸、大齒輪和齒輪箱體相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。小齒輪軸通過軸承、軸承蓋安裝在齒輪箱體中，小齒輪與大齒輪嚙合傳遞動(dòng)力。齒輪箱吊桿與構(gòu)架連接。小齒輪軸伸出端通過聯(lián)軸節(jié)與牽引電機(jī)實(shí)現(xiàn)柔性連接，將牽引電機(jī)的動(dòng)力傳遞到車軸上，帶動(dòng)車輛運(yùn)行。齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。
圖2 齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
為降低簧下質(zhì)量，齒輪箱采用鑄造鋁合金箱體。齒輪和軸承的潤(rùn)滑均使用黏度等級(jí) 75W－90 系列潤(rùn)滑油，采取大齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)的飛濺潤(rùn)滑方式，設(shè)計(jì)注油量為中油位 2.5L。大齒輪和小齒輪側(cè)的軸承均為圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承采用面對(duì)面布置方式，可以滿足徑向、軸向載荷要求，組裝拆卸較為方便，通過調(diào)整軸承座與箱體間的調(diào)整墊片控制軸承游隙。
2、齒輪箱軸承損壞原因
根據(jù)故障齒輪箱現(xiàn)場(chǎng)檢查和拆解檢查情況，判斷齒輪箱軸承破損失效過程為： 齒輪箱運(yùn)用時(shí)，滾子端面與內(nèi)圈大擋邊間存在滑動(dòng)摩擦; 潤(rùn)滑條件不良時(shí)，由于滾子大端面與內(nèi)圈大擋邊間潤(rùn)滑不充分而導(dǎo)致油膜建立不連續(xù)的可能性增大，容易導(dǎo)致滾子與內(nèi)圈大擋邊燒損失效。根據(jù)兩側(cè)小軸軸承、小軸破損及運(yùn)行受力情況，PW 側(cè)軸承破壞嚴(yán)重，判斷故障過程中 PW 側(cè)軸承先失效，后在小軸作用力下，另一側(cè)軸承破損。軸承結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。
圖3 圓錐滾子軸承示意圖
故障發(fā)生時(shí)齒輪箱旋轉(zhuǎn)方向如圖 4 所示。
圖4 故障發(fā)生時(shí)齒輪箱旋轉(zhuǎn)方向及受力
因齒輪為帶螺旋角斜齒輪，反轉(zhuǎn)時(shí)，小齒輪軸上的嚙合力在水平方向的分力指向車輪側(cè)，PW 側(cè)軸承受載荷大，滾子大端面與內(nèi)圈大擋邊接觸。據(jù)此從引起齒輪箱小軸軸承破損的機(jī)理著手，對(duì)可能導(dǎo)致破損的所有因素進(jìn)行分析、排查，結(jié)果如圖5 所示。
圖5 失效機(jī)理和可能因素對(duì)應(yīng)分析表
3、論
對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：
( 1) 在相同的溫度條件下( ≤30 ℃ ) ，新潤(rùn)滑油的黏度較原潤(rùn)滑油的黏度低，流動(dòng)性較好；2 種潤(rùn)滑油的黏度性能對(duì)比如表 3 所示。
( 2) 在相同的試驗(yàn)條件下，增加潤(rùn)滑油注油量，明顯改善齒輪箱小軸承潤(rùn)滑條件；
( 3) 采用原潤(rùn)滑油，進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)，增大小軸承游隙同樣無法避免小軸承燒損，小軸承游隙并非導(dǎo)致小軸承燒損的主要因素。
試驗(yàn)驗(yàn)證表明：在齒輪箱參數(shù)不作變更的情況下，更換為低溫性能更好的新潤(rùn)滑油及增加注油量后，能滿足-25 ℃低溫環(huán)境下的正常運(yùn)用要求。
導(dǎo)致小軸側(cè)軸承燒損的原因?yàn)榈蜏丨h(huán)境下小軸承潤(rùn)滑條件較差，造成軸承滾子大端面與內(nèi)圈大擋邊間的潤(rùn)滑油油膜短時(shí)不連續(xù)、潤(rùn)滑不良，導(dǎo)致軸承燒損破壞。
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