（神华准能集团大准铁路公司机务段 内蒙古鄂尔多斯 010300）
摘要：我国从上个世纪五十年代制造第一台电力机车开始，电力机车齿轮箱基本上是沿袭原苏联电力机车齿轮箱设计方案进行设计的，许多年来没有作太多的改进。在此期间，各企业的技术人员也曾在齿轮箱的加工工艺上进行过分析、改进和完善，但没有从根本上解决齿轮箱裂、漏问题。
关键词：电力机车；齿轮箱；改进；设计；加工；分析
引言：
老式齿轮箱与机车车体之间采用的是单面悬挂的联接方式，当机车高速运行时，由于机车车轮与钢轨表面是刚性接触，减震性较差，运行中振动较大，加之齿轮箱本身较重，容易造成齿轮箱箱体材料撕裂，导致漏油。因此在本文之中，主要是针对了电力机车齿轮箱的改进设计与加工研究进行了全面的分析，在这个基础之上提出了下文之中的一些内容，希望能够给与在相同行业之中进行工作的人员提供出一定价值的参考。
1.故障的后果
一是易造成齿轮箱的脱落，刮坏铁路行车设备；二是污染机车走行部，易进入牵引电机造成牵引电机短路接地；三是易造成润滑油脂的消耗量增加和牵引齿轮的非正常磨耗，增大检修成本的支出；四是易造成牵引电机压指簧断裂，电机整流子拉伤或烧损；五是易造成齿轮箱抱轴箱窜油，抱轴瓦碾片，轴径拉伤，从而加大了检修的工作量，增大了检修成本的支出。因此，解决齿轮箱裂、漏，就成了当前从事检修工作的重点和迫切需要解决的问题。
2.故障原因分析
某公司运行区段坡度大，弯道多，曲线半径小，昼夜温差大，冬季漫长，机车运行环境极其恶劣。齿轮箱漏油问题日益严重，严重影响了机车运行，同时也给检修部门带来了极大的压力。职工每大都重复着同样的事情：卸下齿轮箱，焊裂纹、换牛皮油封、上齿轮箱。可是这一系列工作不能从根本上解决问题，而且，经过检修后的齿轮箱反而裂、漏更多。经过长期观察和探索，我们总结齿轮箱裂、漏存在以下儿种情况：
2.1齿轮箱经大修后组装工艺落实不好
其主要表现在组装过程没有注意两者之间的配合间隙，未进行有效的调整，盲目安装紧固，于是产生了较大的组装应力，加大了在机车运行过程中轮对与钢轨的冲击作用，使齿轮箱裂损、漏油，所以需要能够对这个方面的内容引起高度的重视。
2.2轮箱通气孔不畅
以前我们所使用的齿轮箱通气孔经常堵塞或取消，造成空气流通不好，使机车在高速运行时油温升高，产生热膨胀，使齿轮箱内部的压强大于大气压产生负压，一旦得不到消除，就会产生齿轮箱的油脂向抱轴瓦窜油或从齿轮箱油封处漏出。
2.3齿轮箱安装座有效承载面积小
机车在运行过程中主要有两种振动，即垂直振动和横向振动，垂直振动最为严重，主要因为齿轮箱的质量由牵引电机和抱轴箱支承承担。电机随着速度的变化上下振动，再加上线路状态不好使振动加剧，齿轮箱固定在电机上，同时也振动。在振动过程中，使齿轮箱产生位移，应力集中在固定螺栓的根部，当应力超过一定极限时，齿轮箱就会振裂，从而使油漏出，因此对于这个方面而言必须要能够引起足够的重视。
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2.4齿轮箱牛皮油封高度不够，易磨损
机车在运行过程中，齿轮箱油温升高，粘度变小，而齿轮箱牛皮油封高度不够，磨损无弹性，从而渗出齿轮箱，造成漏油。
2.5齿轮箱有异物
机车运行中由于种种原因，齿轮箱内可能产生异物，异物与齿轮箱体发生高频撞击会使齿轮箱变形，出现裂纹甚至孔洞。
3.齿轮箱的改进设计
根据上述对存在问题的分析，我们从以下几个方面对老式齿轮箱进行了改进设计，并在实际机车运行中取得了较好的效果。这是保证箱体侧板不被撕裂的有效途径，因为自重减轻了，各联接部件的受力减小了，运行中产生的冲击力也随之减少。另外考虑到前苏联的设计通常采用较大的安全系数，在重新经过必要的强度计算之后，将侧板厚度由原来的5mm改为4mm，顶底板厚度由原来的4mm改为3mm，箱体重量较原来减轻了30%。一是改进箱体结构，加强整箱的强度和刚度。在减轻重量的同时，我们在侧板沿领圈孔周边压制成圆弧加强筋和五条放射状加强筋，大大增加了箱体的强度和刚度。二是原顶板设计为用平型钢板压弯成齿轮箱外轮廓形状后，采用“T”字形焊缝组焊，改为先制成槽钢形状，然后再压弯成齿轮箱外轮廓形状，与侧板组焊成箱体。因槽钢形的顶板两翼边是包在内外侧板外侧的，可将过去的“T’，字形焊缝改为搭接焊缝。改成槽钢形状后，既增强了顶板自身的强度和刚度，又改变了焊缝位置，使焊缝在运行中的受力情况发生了根本的改变，而且齿轮箱的周边是夹层，整个箱体的刚度和强度成倍加强，确保焊缝不被撕裂。三是原齿轮箱大齿轮端的安装联接座及大齿轮下方的螺栓座是三个圆柱座体焊接在内侧板上的，机车运行中极易把侧板撕裂甚至拔掉安装座。针对这个问题，我们将圆柱座改为带加强筋的座，且采用下垫补强板，并且在补强板下面再加上加强筋托底的办法，使下箱底部的螺座负重力发生转移，从而保证了整个联接座的安全可靠。四是针对排气管通气不畅的问题，我们采用加粗气管直径的办法，将原气管的直径由3/4英寸改为1英寸，加大了槽铁空间。当机车运行箱内压力增加时，排气管泄压畅通无阻，降低了漏油的可能性。五是原齿轮箱的验油阀操作极为不便，并且经常出现阀盖脱落，阀体被碰坏的现象。我们将其改验油阀结构，既方便加油，又防碰撞。并且在油箱底部安装一块隔浪板，可大大降低由于机车运行和齿轮转动造成的润滑油浪涌，减少了润滑油外泄的可能性，因此必须要能够对其引起高度的重视。
4.工艺的改进
一是全面采用半自动CO2气体保护焊接。由于CO2气体保护焊熔池深，焊缝强度有很大提高，增加了齿轮箱的抗震抗撕裂的能力。二是增加两道振动时效去应力工序，彻底消除焊接应力。焊接是箱体加工的主要方法，CO2气体保护焊接的热影响区虽然相对减小，但焊接应力仍然存在，所以振动时效去应力工序是必不可少的。三是优化箱体轴承孔领圈的加工工艺。箱体轴承孔领圈一般采用先分别幢孔再组焊外部侧板的加工工艺，这种工艺由于焊接后各部位变形都很大，尤其是安装密封毡圈的领圈槽，即便是焊接后再加工一次也不同程度地造成槽的深浅不一致。当密封毛毡条嵌进领圈槽并经组装抱住齿轮轴后，毛毡条的压缩程度不同，压缩多的地方会将毡条伸出领圈部分挤弯，形成漏油通道。而压在齿轮轴上很紧的地方，由于运行中齿轮轴转动与毛毡条磨擦严重，在不长的时间内毛毡条便失去了密封的作用。为了保证毛毡条伸出领圈的高度一致，能均匀的包围在齿轮轴上，我们采用了整体加工毡圈槽的工艺。虽然增加了加工的难度，但保证了领圈槽深度的一致，另外也提高了内外领圈孔的同轴度，确保润滑油不外泄，因此必须要对这个方面的内容能够引起高度的重视。
总结：
通过以上箱体结构和加工工艺的改进，齿轮箱在机车的实际使用中取得了良好的效果。
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论文作者:魏江
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
标签：齿轮箱论文; 领圈论文; 电力机车论文; 箱体论文; 机车论文; 漏油论文; 应力论文; 《电力设备》2017年第30期论文;