DF4机车传动轴断裂原因及解决措施

刘和平

（兰州机车厂工艺处，甘肃兰州　730050）

　　摘　要：针对机车传动轴断裂情况，指出传动预装、柴油机安装精度、传动轴故障是引起传动轴断裂的主要原因，并提出了解决措施及建议。

　　关键词：传动轴；断裂；原因；措施

　　1　问题的提出

　　乌鲁木齐铁路局库尔勒段DF₄0596号机车，于1983年9月新造投入运用；1989年3月次厂修。次厂修后，走行786404km，于1994年5月23日进兰州机车厂大修。入厂记录表明：该机车传动轴常断，小油封磨耗异常。1994年6月28日大修出厂，9月3日投入段内运用。

　　该车柴油机为16V 240ZB，349^#，采用半刚性联轴节。

　　在运用过程中，因联轴节从动盘与主发电机法兰的连接螺栓断裂；主发电机筋板开裂；连杆瓦碾瓦；密封堵处裂纹；传动轴与静压变速箱连接处十字头根部断裂；传动轴法兰、压盖、小油封损坏等原因，多次造成传动轴断裂而返厂、段检修。为此，必须对断裂原因进行分析并提出解决措施。

　　2　原因分析

　　2.1传动预装

　　传动预装是以预装胎代替柴油机对传动部分进行装配。首先找出机车车体纵向、横向中心线，再使预装胎正确定位，由预装胎保证静压变速箱输入法兰的中心线比柴油机中心线高23mm，静压变速箱轴线对柴油机—发电机组的轴线在水平面方向偏移量不大于20mm。检修记录中记载，DF₄0596机车预装胎相对车体纵向中心线的偏移，前端偏左2mm，后端偏左1mm，相对车体横向中心线偏移2mm，均符合厂修要求。

　　检查记录为：静压变速箱轴线对柴油机—发电机组的轴线在水平方向偏移5mm，静压变速箱输入法兰与预装胎法兰径向跳动0.38mm，端面跳动0.10mm，均在厂修内控标准之内，未发现后传动部分预装超限情况。

　　2.2柴油机—发电机组安装，传动轴与柴油机和静压变速箱连接

　　检查柴油机—发电机组相对车体中心线的位置，柴油机前端偏移2mm，后端偏移2mm，横向中心线长为1190mm，均在大修技术要求范围内。检查柴油机泵传动装置的主要安装尺寸（见图1）：

图1 泵传动装置中叉形接头装配及叉形接头

　　（1）用专用顶具固定叉形接头，转动曲轴，检查φ88mm圆柱面对曲轴轴心线的径向跳动，其值为1.5mm（工艺要求该处跳动不大于1mm），说明叉形接头与曲轴回转中心的同轴度超限。

　　（2）图1中，转动曲轴，α尺寸（外径间隙）呈不均匀状，Z大处2.6mm，Z小处0.79mm（工艺要求不小于1.5mm），超过限度要求。

　　（3）图2中，转动曲轴，检查发现小油封套筒法兰外圆径向跳动为0.50mm（工艺要求不大于0.08mm）。

图2 小油封找正测量装置

　　从以上数据可以看出，在柴油机自由端的泵传动装置中，叉形接头装配、油封装配内孔与φ88mm圆柱面径向间隙及小油封装配均超出大修内控标准，即达不到同轴度要求。

　　机车传动轴安装是与泵传动装置中叉形接头内花键连接的，尽管柴油机泵传动装置设计时采用十字头叉形连接，对同轴度要求放宽了一些，但从组装工艺来看，传动轴与柴油机曲轴的同轴度是由泵传动装置中叉形接头装置、小油封套筒的同轴度决定的。由于该同轴度及α尺寸远远超差，因而引起传动轴断裂、小油封异常磨耗。

　　2.3传动轴故障

　　对图3中A处（A处为焊接结构，此处强度Z弱）断裂的传动轴进行解体分析，其万向节、万向节叉头均未损坏，万向节十字头与万向节叉头配合间隙符合厂修要求，但弹性柱销联轴节橡胶圈已碎裂成小块，说明联轴节两法兰间隙过大，而且间隙不均匀，造成传动轴运转不平稳，这也是引起传动轴断裂的一个原因。对传动轴断裂分析如下：

图3 传动轴

　　（1）该车柴油机返厂处理，在组装小油封套筒时，没有按铰孔尺寸配好两个锥度为1∶50的定位锥销，致使只有一个锥销起作用（解体泵支承箱后发现）。随着柴油机运转振动和传动轴转动不平稳，就逐渐造成油封套筒中心线偏移，传动轴与曲轴回转中心线不重合，引起该车返厂修后走行43232km，就出现小油封烧损、传动轴断裂，这是传动轴次断裂的原因。

　　（2）传动轴次断裂后，作为传动轴连接的基准，段内无法保证油封套筒法兰外圆柱面径向跳动不大于0.08mm，引起油封套筒法兰外圆柱面轴线与曲轴中心线不重合，使传动轴的离心力和附加动载荷成倍增加，造成传动轴在A处再次断裂。

　　（3）柴油机泵传动装置中叉形接头装配，小油封装配与曲轴回转中心的同轴度及α尺寸的要求，是机车传动轴安装的基准，由于它们与曲轴的同轴度严重超限，致使传动轴与柴油机连接不同心，载荷成倍增加，造成小油封烧损。

　　（4）传动轴联轴节两法兰间隙过大且不均匀，造成传动轴运转不平稳，这也是引起传动轴断裂的一个主要因素。

　　3　解决措施及效果

　　3.1措施

　　（1）拆泵支承箱、主机油泵、高低温水泵及连接管路，拆下传动装置中叉形接头，重新调整叉形接头与曲轴的同轴度，使φ88mm处径向跳动不大于0.85mm（内控标准）；调整图1中α尺寸，使a≥1.5mm，而且间隙均匀；更换小油封套筒，调整油封套筒垫片，采用专用工具使油封套筒径向跳动不大于0.08mm，然后铰孔，打入定位销，拧紧螺钉，封好铁丝。

　　（2）保证传动轴弹性联轴节两法兰密贴，间隙均匀，给油杯注好黄油，传动轴花键与柴油机花键的嵌入长度为135mm，确保连接良好。

　　3.2效果

　　满负荷水阻试验40min，其他挡位运行50min，未发现传动轴有异常情况。1996年初，上线运用，到目前为止该车传动轴未出现故障。

　　4　建议

　　（1）修理厂应提高传动预装、柴油机安装、柴油机传动装置装配及传动轴检修质量，严格按检修工艺要求（采用内控标准），遵守自检、互检、专检制度。

　　在柴油机传动装置装配时，严格按以下几条操作：

　　①油封套筒严格按设计图纸制造，避免偏心及倾斜方向不一致，把住配件关。

　　②油封套筒组装时严格按曲轴回转中心来找正油封套筒法兰外圆柱面，使之径向跳动不大于0.08mm。

　　③在安装柴油机前仔细检查油封套筒内孔a尺寸及外圆径向跳动值。

　　④在处理小油封漏泄故障时，注意油封套筒组装方向，不要装反。

　　⑤传动轴组装后，复查小油封内孔与花键外圆间隙a尺寸。

　　（2）建议生产厂家把DF_4A、DF_4B机车传动轴改成与DF_4C、D_F5机车的一样，将万向节从柴油机泵支承箱内移出。这样既避免了小油封漏油，又使传动轴运转更加平稳，检修更加方便。

来源：《机车车辆工艺》