隨著鐵道建設等行業(yè)的不斷發(fā)展，架線式礦用電機車(以下簡稱“電機車”) 因其良好的環(huán)保性、安全性以及承載能力，被施工場所中作為常用的牽引運輸設備。電機車主要用于對施工現場的工具、材料進行運輸，在大型施工現場的輔助運輸工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。
電機車主要由車架、司機室、電氣控制系統(tǒng)、走行減速機構、制動系統(tǒng)等組成。車架采用框架式焊接的鋼結構，在車架上分別設置有司機室、受電弓、電氣控制系統(tǒng)等，電機車由受電弓供應直流電，直流電通過牽引變流器轉換成電壓與頻率可調的三相交流電供 2 臺變頻調速三相異步電機，每臺電機的輸出軸通過萬向聯軸節(jié)與走行減速機構的減速器輸入軸相連接，經過二級齒輪減速傳遞至車軸上，經二級減速，由大直齒輪( 抱軸) 傳遞給輪對驅動車輪轉動，使電機車前進或后退。
一、減速器存在的問題
CJY40 /9GY - 750 型電機車應用于溫度 -5 ～ 35 ℃，濕度小于 90% ，該電機車是直-交傳動，采用 2 臺 YVF - 110Q 變頻調速牽引電機，每臺電機額定功率為 110 kW，額定電壓為 400 V，額定電流為 186 A，額定轉速為 737 r/min，額定轉矩為 1 425 N·m，防護等級為 IP55，主要用于地下礦洞重礦車組質量為 520 t 鐵礦石的運輸牽引。
減速器是原動機和工作機之間的獨立閉式傳動裝置，用來降低轉速和增大轉矩。該減速器是全封閉圓錐 - 圓柱兩級減速器，可雙向傳動，減速器示意圖如圖 1 所示，第一級圓錐齒輪傳動，第二級圓柱直齒輪傳動。
在電機車運用過程中，有的減速器出現高速級錐齒輪打齒、滾動軸承損壞及減速箱滲油的問題，甚至損壞減速器，造成機車無法正常運行。只能用另一輛牽引機車將減速器損壞的機車低速拉到檢修區(qū)，起車后將減速器移除運回公司進行維修，影響用戶的正常施工生產，增加了機車售后成本。
二、電機車減速器問題分析
根據現場實際使用情況，拆下減速器高速級結構的部件進行分析研究，電機車減速器第一級圓錐齒輪傳動在減速器高速級，牽引電機通過萬向聯軸節(jié)與法蘭盤連接，當電機高速運轉時，第一級圓錐齒輪的小錐齒輪軸(以下簡稱“高速軸”) 高速運轉，改進前的高速級裝配圖見圖 2。
現有高速軸(總長為 253 mm) 端的單個螺栓裝配后螺栓頭超出法蘭盤端面，螺栓由于受到長期的可變負荷(振動和沖擊) ，或由于其他原因，如上升和下降螺旋副的摩擦因數變化，不能滿足自鎖條件，導致之間的螺旋副相對滑動，使螺桿旋轉，時間久了致使螺栓松動，此部位空間較小，螺栓頭部偶爾與萬向聯軸節(jié)產生干涉，加速螺栓松開，使壓蓋、墊圈松動，隨之圓螺母、螺釘、法蘭盤松動，使高速軸的裝配尺寸發(fā)生變化，致使高速軸端錐齒輪與大錐齒輪嚙合不充分，受力不均勻，軸承受力也不均勻，導致高速軸或大錐齒輪的錐齒打齒或者軸承被損壞、減速箱滲油，造成軸“燒傷”，“粘齒”等現象。
三、改進措施
通過以上分析得知，因減速器高速軸的裝配尺寸發(fā)生變化，導致高速軸錐齒輪、軸承損壞，減速箱滲油等質量問題發(fā)生。軸承的損壞大約 40% 都與潤滑不良有關; 可見，良好的潤滑對提高滾動軸承的疲勞壽命，減小摩擦與磨損，降低軸承表面溫升和消除振動等有顯著的效果。為了徹底解決減速器高速軸、滾動軸承損壞等問題，必須保證高速級的裝配尺寸不會發(fā)生變化，采取以下措施:
(1) 減速器上箱體外部空間狹小，不僅要保證減速器高速級法蘭盤與萬向聯軸節(jié)連接方式不變，還要保證高速級錐齒輪嚙合狀態(tài)良好。高速軸裝配后，為使 2 個 M12 螺栓頭部端部離萬向聯軸節(jié)相對距離大一些，只能縮短高速軸長度，對高速級裝配進行設計改進，經過反復推算，將高速軸長度縮短至 236.5 mm，2 個 M12 螺栓頭部端部離萬向聯軸節(jié)相對應距離增長 16.5 mm，杜絕了螺栓頭部與萬向聯軸節(jié)干涉，保證了高速級的裝配尺寸不發(fā)生變化。
(2) 為了減少維修成本，盡可能使用原來高速軸裝配部件，通過對高速軸、壓蓋、法蘭盤進行優(yōu)化設計，如圖 3 ～ 圖 5 所示。把 2 個 M12 頭部帶孔螺栓、2 個墊圈穿入壓蓋中 2 個 ф13 孔中，擰入高速軸軸端面 2 個螺紋孔，再將防松鐵絲穿入 2 個 M12 螺栓頭部的孔內，2 個 M12 螺栓連接成 8 字防松狀態(tài)，螺紋一直承受額外的壓力和摩擦，當工作負荷發(fā)生變化時，摩擦力始終存在，可以有效利用鐵絲的拉力使 2 個 M12 螺栓保證一定的拉緊力，不會產生旋動。這種螺栓防松結構簡單，可直接通過檢查鐵絲的狀態(tài)來判斷螺栓是否松動，采用防松鐵絲與彈簧墊圈組合的防松方式，以確保螺栓在安裝后長期運行中的可靠性。
(3) 在組裝完軸承座、軸承等件后，高速軸與大錐齒輪配合齒面接觸率、錐齒輪的側隙調整至最佳狀態(tài)( 錐齒輪側隙為 0.1 ～ 0.3 mm，錐齒齒面接觸率齒長、齒高均大于 65% ) 后，現配調整墊，再組裝各件，現場確定壓蓋(詳見圖 4) a 尺寸再加工，然后組裝壓蓋，2 個螺栓擰緊后，2 個螺栓頭部穿鐵絲擰緊，2 個螺栓連接成 8 字防松狀態(tài); 法蘭盤端面上開 1 個圓槽，圓槽內裝密封圈，解決了減速箱的滲油問題。最后在軸承座端面上涂抹密封膠，壓上軸承蓋，6 個螺栓和墊圈將軸承蓋與上箱體緊固。這樣萬向聯軸節(jié)就不會與螺栓干涉，再加上 2 個螺栓頭部穿鐵絲擰緊，可以有效利用鐵絲的拉力使螺栓保證一定的拉緊力，不會產生旋動，更不會使高速軸裝配尺寸在高速運轉時發(fā)生變化。改進后的高速級裝配圖如圖 6 所示。
四、試驗驗證
對修復組裝合格的減速器進行空載試驗，圖 7 為減速器空載試驗裝置。
減速器在 490 r/min、764 r/min、1 500 r/min 的轉速下運轉時，正反轉時間各 30 min 后，軸承溫升不大于 45 ℃，油池溫升不大于 40 ℃，要求減速器運轉平穩(wěn)，不得有沖擊、振動和異常響聲。連接固定處不得松動，各密封處、結合處不得有滲油現象，經過測試減速器空載試驗合格。
采用上述改進及裝配工藝后，對返回公司的減速器高速軸進行維修、空載試驗，運回鐵礦現場實際應用一段時間后，運行情況良好。
五、結語
通過減速器高速級裝配、高速軸、法蘭盤、壓蓋等改進，有效利用鐵絲拉力使螺栓保證一定的拉緊力，不會產生旋動。高速軸裝配工藝改進，保證了高速軸的裝配尺寸不會發(fā)生變化。經推廣運用在新能源電池電機車上，并進行質量跟蹤，到目前為止減速器使用性能良好，從根本上解決了減速器高速級錐齒輪打齒、軸承損壞和減速箱滲油故障的發(fā)生，提高了減速器質量，延長了減速器使用壽命，較好地實現了微區(qū)域范圍內的環(huán)境保護，同時減少了減速器成本，提高了工礦電機車質量，樹立了機車品牌形象。
參考文獻略.