如圖1所示，齒輪箱軸承損壞圖照片。傳動齒輪箱是轉(zhuǎn)向架中故障率較高的零部件之一，其性能直接決定了轉(zhuǎn)向架的運用性能，某型動車組齒輪箱在運行過程中出現(xiàn)了軸承損壞的故障，就像圖1所示。

圖1齒輪箱軸承損壞圖

1、齒輪箱結(jié)構(gòu)

為了更好的找出齒輪箱軸承損壞的原因，首先我們要了解下，傳動齒輪箱的結(jié)構(gòu)。齒輪箱主要組成部件包括齒輪箱箱體、密封件、軸承、齒輪、軸承座、接地裝置及吊桿。大齒輪壓裝在車軸上，大齒輪軸承通過大齒輪軸承蓋與齒輪箱體和車軸連接，確保車軸、大齒輪和齒輪箱體相對轉(zhuǎn)動。小齒輪軸通過軸承、軸承蓋安裝在齒輪箱體中，小齒輪與大齒輪嚙合傳遞動力。齒輪箱吊桿與構(gòu)架連接。小齒輪軸伸出端通過聯(lián)軸節(jié)與牽引電機實現(xiàn)柔性連接，將牽引電機的動力傳遞到車軸上，帶動車輛運行。齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

圖2 齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

為降低簧下質(zhì)量，齒輪箱采用鑄造鋁合金箱體。齒輪和軸承的潤滑均使用黏度等級 75W－90 系列潤滑油，采取大齒輪旋轉(zhuǎn)帶動的飛濺潤滑方式，設(shè)計注油量為中油位 2.5L。大齒輪和小齒輪側(cè)的軸承均為圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承采用面對面布置方式，可以滿足徑向、軸向載荷要求，組裝拆卸較為方便，通過調(diào)整軸承座與箱體間的調(diào)整墊片控制軸承游隙。

2、齒輪箱軸承損壞原因

根據(jù)故障齒輪箱現(xiàn)場檢查和拆解檢查情況，判斷齒輪箱軸承破損失效過程為： 齒輪箱運用時，滾子端面與內(nèi)圈大擋邊間存在滑動摩擦; 潤滑條件不良時，由于滾子大端面與內(nèi)圈大擋邊間潤滑不充分而導(dǎo)致油膜建立不連續(xù)的可能性增大，容易導(dǎo)致滾子與內(nèi)圈大擋邊燒損失效。根據(jù)兩側(cè)小軸軸承、小軸破損及運行受力情況，PW 側(cè)軸承破壞嚴(yán)重，判斷故障過程中 PW 側(cè)軸承先失效，后在小軸作用力下，另一側(cè)軸承破損。軸承結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。

圖3 圓錐滾子軸承示意圖

故障發(fā)生時齒輪箱旋轉(zhuǎn)方向如圖 4 所示。

圖4 故障發(fā)生時齒輪箱旋轉(zhuǎn)方向及受力

因齒輪為帶螺旋角斜齒輪，反轉(zhuǎn)時，小齒輪軸上的嚙合力在水平方向的分力指向車輪側(cè)，PW 側(cè)軸承受載荷大，滾子大端面與內(nèi)圈大擋邊接觸。據(jù)此從引起齒輪箱小軸軸承破損的機理著手，對可能導(dǎo)致破損的所有因素進行分析、排查，結(jié)果如圖5 所示。

圖5 失效機理和可能因素對應(yīng)分析表

3、論

對試驗結(jié)果進行分析，得出以下結(jié)論：

( 1) 在相同的溫度條件下( ≤30 ℃ ) ，新潤滑油的黏度較原潤滑油的黏度低，流動性較好；2 種潤滑油的黏度性能對比如表 3 所示。

( 2) 在相同的試驗條件下，增加潤滑油注油量，明顯改善齒輪箱小軸承潤滑條件；

( 3) 采用原潤滑油，進行故障復(fù)現(xiàn)試驗，增大小軸承游隙同樣無法避免小軸承燒損，小軸承游隙并非導(dǎo)致小軸承燒損的主要因素。

試驗驗證表明：在齒輪箱參數(shù)不作變更的情況下，更換為低溫性能更好的新潤滑油及增加注油量后，能滿足-25 ℃低溫環(huán)境下的正常運用要求。

導(dǎo)致小軸側(cè)軸承燒損的原因為低溫環(huán)境下小軸承潤滑條件較差，造成軸承滾子大端面與內(nèi)圈大擋邊間的潤滑油油膜短時不連續(xù)、潤滑不良，導(dǎo)致軸承燒損破壞。