城市地铁车辆-齿轮箱常见故障及诊断方法

齿轮箱作为转向架系统的最重要部件之一，其作用是通过联轴节传递电动机产生的扭矩并驱动车轮，传递地铁车辆的牵引力。齿轮箱因其功能及结构的特殊性，是转向架中故障率最高的部件，其性能直接决定转向架的运用性能。地铁齿轮箱漏油现象是比较常见的齿轮箱故障模式之一，主要原因有以下几种：合箱面渗油、轴承密封漏油、端盖排气孔漏油、加油口和排油口漏油等。齿轮箱各部件出现的漏油、渗油，不仅会影响各部件表面工作状态，甚至会使齿轮箱内部其他小零件润滑能力下降，从而加剧温度升高，使内部零件出现严重的磨损，最后导致齿轮箱的其他的相关部件损坏。所以做好对地铁齿轮箱漏油原因的分析，并采取一些相关的措施解决这一问题，具有十分重要的现实意义。

一、齿轮箱原理与构成地铁车辆有两种车型组成，分为动车和拖车，其中不带动力的车辆为拖车，带动力起到传递能量的是动车，动车上悬挂有牵引电机和齿轮箱，动车通过接收受电弓传递的电能，驱动牵引电机旋转，主要通过电力传动方式，实现动能的变换和传递。齿轮箱作为变速机构，将牵引电机较高的转速转化为合适的轮对转速，从而驱动地铁车辆前进。地铁车辆用驱动齿轮箱位于动力车体底部，一端悬挂在车轴上，另一端悬挂在构架上。列车在高速运行中，轨道的冲击直接作用于齿轮箱上。

二、齿轮箱润滑方式地铁车辆在正线运行时，由于线路工况复杂，转向架频繁受到来自轨道的振动和冲击，为了提高齿轮箱的性能，保证箱内各部件的寿命，在设计过程中必须采取可靠的润滑和密封措施。齿轮箱的轴承与齿轮的润滑方式正是通过齿轮旋转，带动箱内润滑油的流动，产生飞溅油雾来润滑的，即“飞溅润滑方式”，作用在齿轮与齿轮之间的啮合面及箱体其它部位，实现对齿轮箱的冷却和润滑，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。

三、齿轮箱常见故障与处置

（1）迷宫密封故障迷宫密封故障可能有以下原因：齿轮箱在设计及制造过程中，由于迷宫密封设计不良或组装质量不佳，导致齿轮箱迷宫密封等部位装配公差过大，迷宫密封处油气容易渗出;加注齿轮箱润滑油过多，导致油位超出上刻度线，油位偏高会造成油气从迷宫处逸出。具体解决措施有：将适量齿轮箱润滑油放出，调整油位至中刻度线附近，将油气污染的齿轮箱外表面进行清洁，定期观察齿轮箱油位，若油位明显下降或有明显滴挂现象时，须退卸齿轮箱输出端端盖进行内部检查，使用专用设备检测尺寸及配合公差，对密封结构和O型圈进行更换处理。

（2）合箱面故障合箱面故障可能有以下原因：箱体合箱面处组装不当(密封胶或O形圈组装不当)，密封胶涂抹不规范，密封胶未覆盖整个结合面区域，可能导致润滑油从缝隙渗出;齿轮箱装配时，在调整中间级轴承游隙前，箱体箱合箱面上涂抹密封胶，但结合面螺栓没有全部把紧，待游隙调整完成后，部分密封胶可能已经开始硬化，之后再将结合面所有螺栓把紧时，并不能将密封胶挤压平铺均匀，导致部分区域存在缝隙或者遗漏点，进而导致润滑油渗漏。具体解决措施有：严格按照检修规范进行清理及装配，箱体合箱面涂抹密封胶后，调整轴承游隙等操作时确保所有螺栓按照规定把紧，按照相关要求选择密封胶型号并规范涂抹。

（3）油标位置故障油标位置故障可能有以下原因：密封失效或安装不良;异物击打或玻璃盖板上误喷清洗剂导致玻璃板裂纹等。具体解决措施有：油位无下降时，定期观察;无明显渗油时，待正常检修作业时更换;油位明显下降或有明显渗油时，立即更换。

（4）油品发黑故障油品发黑故障可能有以下原因：新轴承经过一段时间的运行磨合有可能导致油品发黑;更换后的新轴承滚珠上未去除的氧化皮可能在运行过程中被油品冲刷脱落造成油品发黑落造成油品发黑;齿轮箱检修过程中跑合试车用油未及时进行更换，试车用油与新油(颜色较清亮)混合后会使油品颜色发黑。具体解决措施有：先观察齿轮箱发黑的油品沉淀物是粉末状还是金属碎片状，粉末状的异物应为齿轮箱内部清洁度差产生，如果有金属碎片则应该找出原因，先放油冲洗齿轮箱，并重新加油，后续在进行跑合试验时，试车结束后要趁热抬高齿轮箱高速轴一端从注油磁性螺塞一侧尽可能排尽齿轮箱中的油品。检修过程中的跑和试车用油定期更换，保证油品清洁度。

（5）渗油、漏油故障由于采用非接触式迷宫密封结构，油雾会沿着迷宫密封间隙向外溢出。溢出过程中，绝大部分油雾冷凝回流至箱体，小部分油雾继续向外扩散，其中向外扩散的油雾遇到冷空气后会冷凝在轴承座和密封环的外表面，并与环境中的粉尘结合，多日累积则形成湿润灰渍吸附在箱体表面：另一部分冷凝在出水孔环形槽中，待冷却后与外界冷却的水汽一起由出水孔排出，在出水孔附近形成液体流挂痕迹，车辆运行时可能导致流挂痕迹扩散。此外，齿轮箱内润滑油油量过多，会导致上述现象加剧。具体解决措施有：对于油灰已经干燥的部位，请将油灰清理干净，并用清洗剂清洗干净，在密封连接部位及周边涂一层硅胶密封。齿轮箱新加注润滑油后，须保证一个换油周期内的润滑油泄漏量不会导致齿轮箱润滑油油位从中油位降低到最低油位以下，若润滑油油位逐步降低，无法满足齿轮箱维护正常换油周期，结合检修选择适当时间进行堵漏措施，当齿轮箱油位低于最低油位前，需要再次加注润滑油。

（6）油品乳化故障齿轮箱油品乳化故障可能有以下原因：主要原因是外界的粉尘、灰尘、水汽等从齿轮箱通气器或者密封处吸入箱体内部而导致，尤其在地铁车辆通过隧道时齿轮箱通气器处形成负压，粉尘、灰尘、水汽等污染性微小颗粒易随气流倒灌至齿轮箱内部并造成润滑油乳化或发黑。具体解决措施有：先排出旧油，再加入正常加油量5%的工作用油进行冲洗，然后排放掉。加入正常油量的工作用油至标准油位，正常情况下，运转1～3h，油温可达40℃，齿轮箱停机后30min内趁热排放所有润滑油，再按使用维护要求重新加入工作用油至标准油位。正常运行1～3个月时，对齿轮箱润滑油监测，随机取样进行理化试验，确保润滑油性能满足使用要求。

四、齿轮箱的通用故障诊断方法齿轮箱如果出现故障，需要及时诊断，并能通过高效、科学的诊断方法迅速定位和判断，诊断齿轮箱故障的通用方法有：频谱分析方法，当齿轮箱出现故障时，其振动信号中包含的故障信息通常以调制的形式出现，通过解调故障信息就能知道故障问题出处。信号分析方法，齿轮箱在工作过程中所产生的噪音、振动和温升等动态信号，对动态信号使用专业设备采集，依据信号分析方法，对故障的分析和诊断。磨损分析方法，依据金属磨损理论，通过采集齿轮箱润滑液中的样品，对润滑液中的运动粘度测试、含水量测试、金属磨损分析，对润滑油液里的磨损金属百万分比来判断材料的来源，从而确定润滑液的状态，对油品性能进行综合评估。