摘要：分析了抱轴瓦碾瓦的几个原因，提出了相应的改进措施。
关键词：机车；抱轴瓦；碾瓦；抱轴颈
1、问题的提出
我公司大修青藏公司西宁机务段DF4B6534机车，于2016年3月18日出厂，2016年4月12日接到反馈“机车右四抱轴瓦碾瓦（抱轴瓦温度为165度）”；2016年4月25日沈局吉段反馈“DF4C4343机车右三抱轴瓦碾瓦”，该机车2016年3月30日出厂；2016年5月3日乌局乌段反馈“DF4C5273机车右六抱轴瓦碾瓦”，该机车2016年4月9日出厂。对以上连续发生抱轴瓦碾瓦事件车间派人赴段取下抱轴瓦检查，发现抱轴瓦工作面合金已碾化，碾化后的合金表面呈黑色，并粘附一层合金，抱轴瓦局部因温度过高使合金与铜瓦剥离，碾瓦不仅给机车的检修带来了很多的人力和物力的浪费，同时打乱了机车在厂检修的计划安排，并且直接威胁在线运行机车的行车安全。
2、抱轴瓦的组装结构
东风4型机车的电机悬挂装置采用轴悬式，电机一端直接由两副抱轴瓦抱于轴颈上，另一端通过吊杆座及吊杆悬挂于构架上，抱轴瓦有两瓣，电机抱轴油盒为抱轴瓦的润滑油箱，抱轴瓦的润滑靠毛线架从油箱内吸油进行，瓦中部开有吸油窗口，通过弹簧的压力使毛线与轴颈始终保持接触。抱轴瓦表面挂有ChSnSbl1—6牌号的白合金。要求电机轮对组装后，抱轴瓦与抱轴颈的间隙为0．2～0．4 mm，同轴间隙差不大于0．15mm，电机轮对的横动量为1～2．6 mm。
3、碾瓦原因分析
机车在整备状态及运行过程中，由于机车自身的重量，车轴实际上是弯曲的，实测的轮对内侧与母线为直线的抱轴瓦孔相配合时结合面积相当小，造成局部的应力集中，加上机车速度变化，线路不平，弯道及主动齿轮与从动齿轮冲击的影响，抱轴瓦的工作条件是相当恶劣的。
从抱轴瓦碾瓦的实际情况来看，碾瓦绝大部分发生在齿端，且在下瓦窗口的上部。一般情况滑动轴承的应力分布在抱轴瓦与轴接触的正压力面部位。由于抱轴瓦中部开了供油窗口，抱轴瓦的实际应力分布变成了除抱轴瓦窗口以外的抱轴瓦与轴接触的正压力面上，下瓦上部的应力值比理论计算值要大得多，该部位也是抱轴瓦正常工作的最薄弱区域。根据多年的检修经验和多次的测量结果，引起碾瓦的原因大致可以从以下几点进行分析。
3．1 电机检修质量问题
东风 4型机车大修规程对抱轴瓦的有关规定如下：（1）ZQDR一410型电机机座中心线与抱轴瓦孔中心线间距离为468．8 mm，两轴线的平行度偏差不大于0．2 mm；（2）抱轴孔的孔径为ø240 mm，机座与抱轴油箱配合止口间隙单侧不超过0．20 mm，两侧之和不超过0．30 mm，抱轴孔与抱轴瓦背间隙不超过0．25 mm，窗口处不得有0．1 mm 的贯通间隙。由此可见，标准对抱轴孔的形位公差定得较松。
此外，电机抱轴瓦在运用过程中变形较大，修复手段也仅限于打磨修整来满足电机抱轴孔各形位尺寸。通过现场预装瓦的返工数量可以看出，抱轴瓦的检修质量还不尽人意，而且抱轴瓦在厂修时至少要拆装2次，由于配合止口间隙大，定位精度及抱轴孔精度不高，仅靠人工调整安装抱轴瓦，易产生以下问题：（1）抱轴瓦装入后变形严重，应力集中；（2）镗瓦后重新组装，镗瓦精度受到破坏，抱轴瓦间隙发生了0．01～0．06 mm 的变化。
3.2集油器毛线润滑油供给不足
集油器毛线的编制方法如下：（1）用钩针将四股毛线钩织在毛巾上方，顺长方向每排12针、每针间距约12mm，顺宽方向钩织9排、每排间距约11mm，钩织毛线在毛巾上方长度约35mm，钩织时用35mm宽薄板卡紧，将毛线拽紧。因毛线卷制作属于手工编织，所以会造成集油器毛线质量不足，这样会产生集油器毛线头过小不能完全封堵轴瓦窗口，影响集油器供油不足现象从而造成碾瓦。
3．3 抱轴瓦修刮质量问题
按厂修工艺规程，抱轴瓦大端喇叭口的光滑过渡区为40～60 mm，抱轴瓦小端喇叭口径向单边扩大量为0．2～0．4 mm，长度40～ 60 mm，平滑过渡区60～80 mm，这是经过多年摸索得出的经验。由于抱轴瓦工作条件比较恶劣，且下瓦窗口上部又是主要受力部位，因靠小端窗口边缘轴向开有2道油槽，所以窗口上部的润滑不如轴向给油充分，所以保证抱轴瓦工作面的质量变得尤为重要。
而实际在对碾瓦机车拆检中发现，抱轴瓦开始碾瓦部位都发生在窗口上部及两端喇叭口的平滑过渡区等修刮区域，一方面表现为局部接触不均匀，另一方面表现在修刮表面刀痕不整齐，有深有浅，大大地增加了工作表面的粗糙度。上述2种情况均会导致车轴与抱轴瓦在及其恶劣的运用条件下产生局部接触应力集中，破坏了润滑油膜而导致轴瓦在该区域的干摩擦，局部温度急剧升高而形成碾瓦。
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3．4 抱轴瓦初期磨合状况不良
抱轴瓦的磨合期分为初期磨合期和正常磨合期，其中初期磨合期的磨合量在短时间内是急剧增加的，当到达正常的磨合期时，磨耗量几乎不再增加。所以初期空载磨合不仅可以消除轴瓦工作表面间粗糙面和凸角，使轴瓦表面更光洁，从而达到轴瓦配合的最佳状态。
而实际在厂修机车中，由于受到抱轴瓦加油量控制，只允许加到抱轴油盒油尺的上下刻线之间，在初期磨合产生的大量金属颗粒，由于没有被润滑油带走而在抱轴瓦内长期停留，一部分被毛线吸收，这样就降低了毛线的供油能力，另一部分由于压力作用被压入抱轴瓦合金表面，大大降低了抱轴瓦表面的容污能力，使早期抱轴瓦表面出现硬斑，恶化了轴瓦合金与车轴抱轴颈面间的工作环境。此外如果在复杂工作环境中的抱轴瓦与车轴之间发生局部温升过高的情况，没有流动润滑油带走此处摩擦产生的热量，从而因局部过热而产生碾瓦。
3．5其他原因
另外，许多的检修质量和结构上的缺陷同样也会造成抱轴瓦碾瓦，比如组装清洁度较差；车轴抱轴颈表面粗糙度不合格、跳动超差；毛线架及弹簧的结构强度和弹力不足；抱轴螺栓紧固力不足；齿轮罩组装位置偏斜造成抱轴瓦受力不均，抱轴瓦加工设备精度超限等。
4、改进措施
经过很长一段时间的摸索和研究，并对许多机车工艺试验的基础上，制定了改进措施：东风 4型内燃机车抱轴瓦碾瓦的分析与改进
4．1 改进工艺
（1）在抱轴瓦修刮上下功夫，一方面在修刮工艺上下功夫，特别是两端的大小喇叭口的平滑过渡区，采用逐步扩散修刮法，即以镗瓦时工作直面与镗喇叭口斜面产生的交线为中心，分别逐层扩大修刮面积，这样就避免了漏刮和多刮的现象，从而使该处的过渡区更符合要求。而在抱轴瓦供油窗口边缘除了去除毛刺、尖角之外还要修刮出一定的平滑过渡区域，以增加抱轴瓦的储油能力。对起到辅助给油作用的油槽的开凿和修刮也是极为重要的，2道油槽的方向一定不要简单的垂直，而是要形成一定的角度，充分满足在旋转方向不同时利用离心力提高供油和排污能力。
（2）针对滑动轴承初期磨合特点，在轮对电机空载磨合试验时除了保证试验时间足够外，还对磨合试验抱轴油的量予以增加，大大提高抱轴瓦内润滑油的更新速度。不仅如此，在厂线和正线试运时同样
保证抱轴油盒内油位高于油尺上刻线，避免出现初期磨合状态不良而造成的碾瓦现象。
（3）针对抱轴瓦毛线质量不足，造成因集油器毛线头过小不能完全封堵轴瓦窗口的问题，我们根据多年的试验经验规定DF4型内燃机车毛线质量为0.25kg，从而保证了集油器毛线质量不足的问题，也解决了因集油器毛线头过小不能完全封堵轴瓦窗口的问题。
4．2 严格控制间隙
由于厂内检修成本限制较严，而现有的工艺及装备不能够提高电机抱轴孔的检修质量，作为下工序的检查把关作业就得严格要求。在大修规程要求的范围内，严格控制可能造成抱轴瓦碾瓦的“瓦松”、“瓦背间隙大”、“止口间隙超”等类返工。减小抱轴瓦因为多次组装而造成的抱轴瓦间隙变化的几率。与此同时，在镗瓦过程中轴瓦间隙主要控制在0．32mm 以上，这样也可以减少由于间隙变化而造成的间隙不足引起的碾瓦。
4.3检查加工设备
（1）针对加工设备精度问题，镗瓦时必须检查设备是否有异常情况，如果发现设备有异常及时向维修人员反映，要求维修班制定机床的日常检查工作，包括精度检查，机床润滑，机床的操作等，做到心中有数，如发现问题及时采取措施确保镗瓦设备精度达到要求后方能进行镗瓦，镗瓦时镗床的转速在250min/转、进给量为0.1毫米，对操作工要求经常检查镗床紧固螺栓，确保镗床螺栓无松动。
（2）由设备员检查抱轴颈加工设备，技术室负责对抱轴颈的检查工作，台车不少于1对，包括抱轴颈粗糙度，跳动，锥度检查等，以确保抱轴颈的质量达到工艺要求，防止因加工设备精度不高而造成的碾瓦。
5 实施效果
通过以上改进，我们从2016年7月份开始对现有DF4型大修机车进行以上一系列行之有效的措施，不断查找不足，总结经验，解决了抱轴瓦碾瓦、发热现象，大大地提高了抱轴瓦组装质量。因此在今后抱轴瓦组装中我们要严格执行工艺要求，精检细修，严把质量关，确保走形部的质量安全可靠。
参考文献：
[1]《东风4B型内燃机车》 大连理工大学出版社出版 1989.5
[2]《东风4B大修规程》 中国铁道出版社 2011年4月
[3]《东风8B大修规程》 中国铁道出版社 2011年4月
[4]《东风4D型内燃机车》 大连机车车辆厂 2000年11月
论文作者:周喜军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/30
标签：轴瓦论文; 机车论文; 毛线论文; 轴颈论文; 间隙论文; 窗口论文; 东风论文; 《电力设备》2017年第25期论文;