地铁车辆齿轮箱常见故障分析

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摘要：本文以天津地铁3号线车辆齿轮箱为模型，介绍了分体式齿轮箱的结构，以及3号线齿轮箱的典型漏油故障分析。

关键词：城市轨道车辆、齿轮箱、结构特点、漏油

中图分类号：P135 文献标识码：A 文章编号：

天津市城市快速轨道交通地铁3号线全长29.66km，初期配属车辆162辆，三动三拖编组，共27列，已于2012年10月1日开通试运营。

2012年9月底，车辆试运行期间，检修人员发现首例齿轮箱漏油故障，随后又发现多例齿轮箱不同位置和不同程度的渗油、漏油等故障。

一、齿轮箱结构介绍

天津地铁3号线车辆传动系统采用的是朗锐东洋生产的RY-102-D-G型齿轮传动装置，采用分体式齿轮箱，一级斜齿轮传动，技术参数如下：

型号：RY-102-D-G

传动比：100/13=7.69

模数：6（法向模数）

齿形：压力角：26°，螺旋角：20°

驱动方式：带齿式联轴节的平行轴式驱动方式

质量：约390kg

图1天津3号线齿轮箱总体结构

齿轮箱的轴承与齿轮的方式是通过齿轮旋转产生飞溅油雾来的，即“飞溅方式”，齿轮箱下箱体上有一个油标，其上面有二条水平线，分别代表油位的最高油位、最低油位。正常工况下，油液面必须保持在最高油位和最低油位所示的两线之间。

二、齿轮箱漏油典型故障分析

3号线自开通以来，齿轮箱出现多起齿轮箱漏油故障，主要有以下几种形式：

箱体固定螺栓处漏油

此类故障共发生3例，分别是3062车3轴C3-086、3062车2轴C3-064和3163车1轴。如下图2所示：

图2安装螺栓漏油 图3安装螺栓结构图

该螺栓用于将齿轮箱箱体固定于轴承座上，如图3所示，上下箱体各4个M16螺栓，从拆解下的螺栓来看，该螺栓密封胶涂抹位置过于靠近螺栓端头，未对箱体和轴承座的间隙起到密封作用，从而导致此处漏油，拆缷后，清除螺栓密封胶，重新按要求涂抹密封胶安装，之后跟踪，不再漏油。通过对齿轮箱普查，未有新增此类故障。

迷宫密封槽处漏油

3号线开通试运营一个多月的时候，检修人员检车发现3203车1轴齿轮箱漏油，表现为齿轮箱迷宫密封槽外有大量油污，轮饼上有大量散射状油污，如下图4所示：

图43203车1轴

迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的,迷宫密封槽底部设有回油孔。

由齿轮箱结构可以判断造成此处漏油的原因有以下几种可能：

油加注过多；

经实际检查，油量合格，且接近下限时，仍在漏油，故排除此原因。

回油孔堵塞，致使油溢出；

经过拆解，未发现回油孔堵塞现场，箱体内无异物，故排除此原因。

合箱面密封垫安装不当，密封不良，致使油泄漏；

经过现场两次对下箱体的重新拆装，并且首次拆解中，发现密封纸垫有被油浸湿现场，说明此处的确存在漏油，但重新组装后，漏油现象仍未得到改善，说明漏油点不只为这一处，还有其他原因。

迷宫密封槽加工误差超标；

排除以上原因，初步判定是密封槽加工问题导致此处漏油，目前尚未被证实，待发回原厂做进一步分析。

排油口裂纹漏油

2、3号线电客车齿轮箱箱体是由戚墅堰研究所铸造，由朗锐东洋加工试验，再交车辆主机厂进行组装而成的。排油口裂纹最早是在南车青岛四方厂组装车间发现的，如下图8所示：

图8编号C3-206

经组织各方调查得知，齿轮箱箱体铸造过程中，发现排油口有缩松缺陷，故将此处冷铁由原来的30mm改为60mm，之后生产的齿轮箱箱体，在加工中又存在加工困难的问题，故再次改变工艺，将60mm铁改为40mm程中，60mm厚冷铁生产的齿轮箱共81件，交付四方的17件在组装过程中发现有开裂现象。因此将未落车的箱体全部报废，已落车且未发开裂纹的4个箱体留到现场进行跟踪。这4个箱体装车位置如下表1所示：

表1：3号线有裂纹缺陷齿轮箱

如上所述，3133车1轴齿轮箱首先出现裂纹，表现与预期一致，如下图9所示：

图93133车1轴C3-158

经厂家技术人员到现场鉴定，按预定方案对此齿轮箱进行更换，由于目前3号线车辆运用紧张，目前临时采用铸造修补剂进行修复。待现场允许扣车时，再执行齿轮箱更换计划。

箱体铸造缺陷漏油

齿轮箱箱体结构较为复杂，目前最合理的生产工艺就铸造，然而铸造对难免会有缺陷，尤其是在成批生产中。常见的铸造缺陷有：气孔、夹砂、砂眼、胀砂、浇不足、缩松等。3015车1轴齿轮箱就出现一例砂眼缺陷，如下图11所示：

图113015车1轴C3-011

此处最早发现是出现一片油污，且油污与最近的注油口及油窗都不相连，擦除后，表面未见异常，两个小时后，再次检查，箱体下角处出现一个小油滴，如图11中红圈标记，经检查判断此处为气孔，且极小，可通过敲击周边箱体组织使气孔闭合，同时配合铸造修补剂，截止目前，未再出现漏油。

上检查窗漏油

除以上几种漏油情况，在2号线还出现了齿轮箱上箱体检查窗处漏油现象，如下图13所示：

图132032车1轴 图14破损的密封垫

打开上检查窗盖板后，发现此处密封垫已损坏，如图14所示，因此可以判定此盖板在安装时，密封垫放置不当，螺栓插入后使密封垫破损，从而导致密封不良而漏油，经过更换密封垫，重新安装后，不再漏油。

三、检修工作的指导意义

以上5种是齿轮箱较为典型的故障案例，在车辆运行中，也比较容易发现，一但出现有漏油现象，漏油点表面会附着大量油污，方便检修人员检查发现，检修人员对于发现表面有油污的齿轮箱应重点跟踪观察，擦除油污，寻找漏油点位，在无法及时修复的情况下，应关注油油量，避免因漏油使油量不足进而导致齿轮及轴承烧伤等次生故障。

参考文献：

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[2] 宋飞飞 ． 地铁车辆齿轮箱轴承故障诊断系统的研究[J] ．铁道机车车辆工人,2010,第卷（第10期）

[3] 孙博，谷忠凯，杜睿．沈阳地铁二号线车辆齿轮箱日常检修维护及常见故障处理[J] ． 世界家苑，2012，（4）