地铁列车自动清洗机减速机故障分析及预防措施.pdf

41技术改造与改进第4 2 卷2 0 2 4 年第1期（总第2 2 9 期）地铁列车自动清洗机减速机故障分析及预防措施蒋超鹉，高佳（南宁轨道交通运营有限责任公司，广西南宁530029)【摘要】本文对地铁列车自动清洗机在使用一定年限后易发生的电机及减速机异响停机进行故障分析，并提出相应的预防措施，确保了设备及时修复和正常使用。【关键词】列车自动清洗机；刷组系统；故障分析Fault Analysis and Preventive Measures of the ReducerUsed on the Automatic Cleaning Machine of Subway TrainsJiang Chaowu,Gao Jia(Nanning Rail Transit Co.,Ltd.,Nanning 530029,Guangxi)Abstract I In this paper,the fault analysis of the abnormal noise and shutdown of the motor and reducer that is prone tooccur after a certain period of service life of the automatic cleaning machine of subway trains,and the corresponding preventivemeasures are put forward to ensure the timely repair and normal use of the equipment.Keywords I automatic cleaning machine of subway trains;brushing unit system;fault analysis1前言地铁列车自动清洗机（以下简称洗车机）用于地铁列车的外部清洗。洗车机采用列车自行牵引（带电通过），在洗车线上对列车两侧（包括车门和窗玻璃）侧顶弧、车头及车尾进行洗刷作业，清除由于列车运用和检修造成的车辆外部表面的灰尘、油污和其它污垢。洗车机主要由下列部分组成：洗车行车信号指示系统、光电信号系统、洗刷系统、供水系统、水循环处理系统、供气系统、加药系统、吹干系统、电气控制及监视系统。本次研究旨在对洗刷系统顶部减速机异响停机进行故障分析，并提出相应预防措施。2故障概况在进行洗车机年检作业的过程中，发现人库端第二排右侧刷组减速机异响声音较大，运行一段时间后自动停机。拆除电机及减速机对相关部件进行拆解，发现齿轮油渗油至电机内部，减速机内缺少齿轮油且齿轮磨损严重造成减速机内部齿轮断齿见图1。3故障原因分析3.1齿轮油渗漏故障分析将电机拆解发现导致齿轮油从减速机渗漏至电机内部的原因为电机与减速机连接处密封圈老化（见图2）。对洗车机进行普查，共发现2 台电机均出现齿轮油渗漏至电机内部问题图1减速机内部齿轮断齿图2 电机与减速机连接处密封圈3.2齿轮磨损、断齿故障分析对减速机内部齿轮断齿故障现象进行分析，导致减速机齿轮磨损的原因如下：42下转第4 5 页】技术改造与改进第4 2 卷2 0 2 4 年第1期（总第2 2 9 期）3.2.1减速机缺少齿轮油当减速机缺少齿轮油时运行，减速机内部齿轮因缺少润滑而发生摩擦。齿轮传动的接触面更易受到磨损，并产生金属碎屑。同时，金属碎屑的存在会进一步加剧齿轮的磨损。将减速机侧板打开后观察到减速机内部齿轮油已渗漏完，因此初步判断齿轮磨损的原因为减速机内部缺少齿轮油见图3。图3减速机内部缺少齿轮油3.2.2减速机内部存在异物减速机内部存在异物会与齿轮发生干涉，使齿轮发生断齿问题经过拆解，减速机内部清理出轴承保持架、轴承滚珠、断齿及金属碎屑等异物。同时发现减速机一侧轴承损坏，轴承外圈紧紧安装在减速机一侧，而轴承保持架与轴承滚珠共同脱落至减速机内部，因此可判断轴承保持器和滚珠等异物在减速机内部与齿轮干涉也是造成齿轮断齿的故障原因之一，减速机内部异物及轴承外圈见图4 5。断齿轴保持架轴承滚珠图4 减速机内部异物图5 轴承外圈3.2.3减速机齿轮齿合度不足当减速机齿轮啮合度不足时，齿轮的接触面不足，将会发生接触应力增大、载荷作用不均匀等情况，此时齿轮易发生断齿故障。轴承内圈的损坏会导致主轴在旋转中发生晃动，从而影响安装在主轴上的齿轮对中与啮合，导致齿轮发生异常磨损甚至断齿。正常情况下，减速机内部主轴两端与轴承紧密配合，齿轮固定在主轴中央。但是在拆解过程中发现由于主轴上的轴承损坏导致减速机内部主轴一侧与轴承之间存在间隙，见图6 轴承箱内部结构。此时，缺少一侧轴承固定的主轴在转动过程中会发生振动导致安装在主轴上的齿轮啮合度不足，因此可进一步判断齿轮磨损、断齿的原因与轴承损坏导致的齿轮啮合度不足有关。4预防措施在使用至一定年限后（一般为5 8 年），洗车机洗刷系统刷组减速机齿轮极易造成磨损、断齿故障，而主要原因是缺少齿轮油，轴承损坏导致异物干涉和啮合度不足。造成故障的关键在于电机密封圈老化，导致齿轮油流人电机内部，减速机齿轮缺少齿轮油进而造成轴承损坏。采取如下预防措施：（1）由于电机的设计缺陷，电机与减速机之间只靠着密封圈隔离，密封圈老化后，减速机内的齿轮油易渗漏至电机内部。因此在年检中需通过观油口重点检查减速箱油位是否降低，观察是否存在齿轮油泄漏的情况，以便及时发现密封老化问题。（2）由于洗车机洗刷系统电机及减速机安装在刷组顶部，只能在年检单股道停电的情况下检修。因此，作业人员在年检中应重点检查减速机油质状态以及内部有无异物。图6 轴承箱内部结构45上接第4 2 页技术改造与改进第4 2 卷2 0 2 4 年第1期（总第2 2 9 期）用绿22美出图2 汽化供水泵HMI4效益分析4.1改造前后耗电情况对比（1）改造前耗电情况。改造前运行功率：P-1.732 UIcosp=1.732 400 260 0.8=144 kW,年运行时间（单座转炉）：每天启动30 次，每次约8min，每天运行30 8/6 0=4 h，全年按36 0 天计算，每年共运行14 4 0 h。耗电量：14 4 0 14 4=2 0.7 3kWh。两座转炉共计4 1.4 6 kWh。（2）改造后耗电情况。变频改造后转速调至1500r/min，运行电流为30 A，功率因数cosp由工频0.8 提高至0.9，运行功率：P=1.732UIcosp=1.732400300.9=19kW，年运行时间（单座转炉）：每天启动2 5 次，每次约2 0 min，每天运行2 5 2 0/6 0=8.3h，全年按36 0 天计算，每年共运行30 0 0 h。5结语列车自动清洗机刷组电机及减速机系统在使用5 8 年后极易因部件老化原因发生内部故障，由于该系统位于洗车机顶部靠近接触网DC1500V直流线，需断电检修，日常维护较为不便。为避免此类故障发生，应在设备使用5 年后考虑开启中大修工作，对相应易老化的磨损件进行强制更换，或在8 年后对顶部电机及减速机系统进行整体更换，以确保设备及时修复和正常使用。耗电量：30 0 0 19=5.7 kWh。两座转炉共计11.40kWh。4.2改造后节省成本两座转炉汽化供水泵变频改造后每年可节省电能4 1.4 6-11.4 0=30.0 6 kWh，按每度电0.5 元计算，可节约电费约15 万元；变频改造后，设备运行稳定，可减少维护成本、维修成本及事故损失等间接效益10 万元（近两年电机及水泵每年的修复成本在10 万元左右）。汽化供水泵变频节能改进实施后年可节约费用共计2 5 万元左右。5结语转炉汽化供水泵由工频控制改为变频调速及自动运行方式，在启动时避免了机械冲击，增加了电机及水泵的使用寿命，同时降低泵组的振动，减少了故障率，保证了生产设备的连续运行。变频控制也提高了系统功率因数，有效节约大量电能，为打造绿色低碳新型钢厂奠定了基础。参考文献：1】马众，卢辉，史黎明.钢铁厂加热炉汽化系统给水泵调试案例分析 J.工业炉，2 0 2 0，4 2（4)：4 9-5 1.2石少华.步进式加热炉汽化冷却系统热水泵故障及改进 J.机械制造与自动化，2 0 11，4 0（5）：36.3 3张子峰.炼钢转炉汽化冷却系统改造 J.工业控制计算机，2 0 0 7，2 0（12）：8 6-8 7.4牟旭升，周建安.汽化冷却系统锅筒水位变频控制的实践 J.冶金能源，2 0 11，30（3）：6 2-6 4.（2 0 2 3-0 8-0 1收稿）参考文献：1魏鑫，林东起.WEX型列车自动清洗机端刷摆出过位故障分析与解决 J.轨道交通装备与技术,2 0 2 1,2 8 6(0 3):5 4-5 6.2田一凡.地铁列车自动清洗机系统构成及功能研究 J.科学中国人，2 0 16（0 8)：5 2.（2 0 2 3-0 7-0 5 收稿）