ZD-6型电动转辙机“接点反弹”的故障分析及预防.pdf

106T技术交流ECHNOLOGICAL EXCHANGEZD-6型电动转辙机“接点反弹”的故障分析及预防胡 婕，徐锦材，郭予广（广州地铁集团有限公司，广州 510330）摘要：地铁线网的不断拓展，正线及车辆段对 ZD-6 型电动转辙机使用要求越来越高。针对ZD-6 型电动转辙机摩擦联结器的结构特点，分析现场转辙机运作时出现“接点反弹”现象及摩擦电流不达标的问题原因，提出一些日常维护处理方法。关键词：电动转辙机;摩擦联结器；接点反弹；摩擦电流中图分类号：U284.7 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)11-0106-06Fault Analysis and Prevention of Contact Rebound ofZD-6 Electric Switch MachineHu Jie,Xu Jincai,Guo Yuguang(Guangzhou Metro Group Co.,Ltd.,Guangzhou 510330,China)Abstract:With the continuous expansion of the subway network,the main line and depot have higher and higher requirements for the use of ZD-6 electric switch machine.In view of the structural characteristics of the friction coupling of ZD-6 electric switch machine,this paper analyzes the causes of the contact rebound phenomenon and the problem that the friction current does not up to standard during the operation of the on-site switch machine,and puts forward some daily maintenance methods.Keywords:electric switch machine;friction coupling;contact rebound;frictional currentDOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2023.11.019收稿日期：2022-08-10；修回日期：2023-08-18第一作者：胡婕（1997），女，助理工程师，本科，主要研究方向：地铁信号，邮箱：。ZD-型电动转辙机在铁路局运用十分普遍，但在地铁占比不到%，尤其是南方地区仅有广州与福州地铁有广泛运用。考虑到南方地区环境不同，炎热地区，减速器内齿轮润滑脂在夏季极易出现熔滴现象；结合 年 月地铁道岔故障处理时发现ZD-型电动转辙机转动到位后出现“接点反弹”，测量减速器摩擦电流最高为 A 且不稳定的现象。为预防此类故障问题，在理论分析和基地试验的基础上，通过数据分析，发现 ZD-型电动转辙机出现“接点反弹”的原因并提出可操作性较强的预防措施。1原因分析现有 ZD-转辙机的摩擦联接器是利用毂式摩擦带与内齿轮伸出端之间的摩擦来实现，其主要用于过载保护，当转辙机转换受阻时，内齿轮克服摩铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月，第20卷第11期107技术交流TECHNOLOGICAL EXCHANGE擦力开始在摩擦带内转动，通过相互摩擦消耗电机输出的能量，达到保护电机及相关零件的作用。另外在转辙机正常转换到位后，剩余惯性也需要通过摩擦联接器的相对滑动来吸收。摩擦联结器是固定在减速器内齿轮延伸部分的小外圆上，与可调摩擦板共同构成减速器部件，如图 所示。由于 ZD-采用直流电机，摩擦连接器与内齿轮产生的摩擦力与工作（摩擦）电流近似成正比。图摩擦联结器结构Fig.1 Friction coupling structure diagram摩擦联接器正常使用时需满足如下技术要求。）道岔正常转换时，摩擦联接器不空转；道岔转换完毕时，摩擦联接器应稍有空转；道岔尖轨因故不能转换到位时，摩擦联接器应空转。）在规定摩擦电流条件下，摩擦联接器弹簧有效圈的相邻圈最小间隙不小于.mm；弹簧不得与夹板圆弧部分触碰。）摩擦带与内齿轮伸出部分，应经常保持清洁，不得锈蚀或沾油。）摩擦带与内齿轮伸出端的接触面积不小于摩擦带面积的 /。接点反弹状态（异常状态）是指道岔到位后，由于减速器中摩擦连接器与内齿轮之间的摩擦力大于电机旋转惯性产生的力，此时摩擦联结器仍将减速器的内齿轮固定在“静止”位置，而电动机的旋转惯性由于没有缓冲，导致产生大小相等的反弹力，迫使外齿轮反转继而带动输出轴反转导致接点断开。即不满足技术要求的第一点。根据摩擦联结器的技术要求，分析其在生产、使用过程中因为一些外界因素造成摩擦电流变化的原因，主要有以下几点。）外界影响。a.湿度：由于电动转辙机机内进水，使摩擦带与内齿轮接触面浸水或使主轴生锈，进而影响摩擦电流的大小。b.温度：摩擦带、主轴膨胀系数不同，受温度影响变化不同等，进而影响摩擦电流的大小。）加工、装配不当。两片摩擦带薄厚不一致；摩擦带与减速器内齿轮接触面积不同；内齿轮和夹板不同心等，均会造成摩擦带正反阻力大小不一致、扭矩传递不平稳，进而影响摩擦电流的大小。）摩擦连接器自身结构影响。两个调整螺母无法保证调整出的摩擦带预压力大小相等；摩擦联接器密封效果不理想，致使摩擦带性能参数受湿度影响而上下起伏。）熔滴的润滑脂落到摩擦联结器夹板轴上，随着内齿轮的转动，沾入到摩擦带面上，使摩擦力减小，工作电流自动下降，并且再调紧螺母也无法提高摩擦电流。2检修基地理论试验通过摩擦联结器技术要求及出现摩擦电流变化的原因分析可大致判断本次故障的原因为摩擦联结器与内齿轮之间的摩擦力大于电机转动惯量的力，最终导致“接点反弹”。而摩擦联结器与内齿轮之间的摩擦力可通过摩擦电流反映，即摩擦力越大摩擦电流越大，因此出现摩擦电流 A 且不稳定的情况。根据该特点，检修基地从摩擦带使用介质、减速器齿轮油脂涂抹情况、油脂化验分析及摩擦电流与接点反弹关系等方面开展相关试验。具体内容如下。2.1减速器摩擦带在不同介质下（油脂、油泥混合物、水）摩擦电流的变化研究通过对碳基半金属摩擦夹按%、%、%、%、%、%比例涂抹长城牌 号锂基润滑脂以及对摩擦带喷水等方式，将不同状态下的摩擦带安装至减速器上并连接智能测试负载台，观察摩No.11胡婕，徐锦材，郭予广：ZD-6型电动转辙机“接点反弹”的故障分析及预防108T技术交流ECHNOLOGICAL EXCHANGE擦电流变化情况，判断在不同介质下的摩擦电流变化趋势。如图 所示，详细测试步骤如下。图摩擦带在不同介质下，摩擦电流的变化情况Fig.2 Friction current Change of friction belt in different mediums图例：油泥混合物 水雾 油脂电流/A百分比/%）将正常摩擦带（%涂抹物）固定至摩擦夹板，并调整减速器左右两边摩擦电流至.A。）用游标卡尺测量在摩擦电流.A 下摩擦联结器的调整弹簧顶部距离底部的净深，并明确调整弹簧在调整至该净深条件时，摩擦电流是一致的。以此作为摩擦带在涂抹各类试验物后的安装调整基准。）摩擦带拆卸并按%、%、%、%、%、%比例涂抹油脂、油泥混合物后安装至摩擦夹中，并将调整弹簧调整至基准净深值。减速器正常转动三圈后，测量摩擦电流。）正常摩擦带安装至摩擦夹，并将调整弹簧调整至基准净深值。在内齿轮与摩擦带裸露部位用喷壶喷洒少部分净水，测量摩擦电流。通过分析摩擦电流的变化情况，最终得出以下研究结论。）摩擦夹内渗入油脂或油泥混合物时，其渗入量与摩擦电流基本呈负相关，即油脂渗入越多，摩擦力越小，其摩擦电流越低。）摩擦夹内渗入水时，其渗入量与摩擦电流基本呈正相关，即渗入水汽越多、湿度越大，其摩擦电流越大。2.2油脂注入量与渗油关联性的对比通过对减速器内齿轮按“标准涂油”及“过多涂油”两种方式进行涂抹对比。随后将两种状态的内齿轮安装至减速器上并连接转辙机智能测试台，模拟现场道岔单日转动次数（个来回），总计模拟两周的转动量（个来回），测试以下内容：动态监测减速器温度变化情况；个来回后检查两台减速器的油脂外溢情况，特别是减速器壳夹板轴的油脂外溢情况；个来回后检查摩擦带的使用情况。详细测试步骤及情况如下。）对减速器（编号，简称一号减速器）的壳内腔及内齿轮内部进行标准涂油；对减速器（编号，简称二号减速器）的壳内腔及内齿轮内部进行明显的过量油脂涂抹。）分别组装至两台转辙机，并连至不同的ZD-转辙机智能测试台，上、下午各模拟 W道岔的一日转动量（次），连续测试 天，共计模拟 天的转动量。）转动期间，每日模拟转动时，第 及 次转动完毕后，利用体温枪测量减速器盖、减速器壳、内齿轮的温度，并记录；在转辙机连续转动的情况下，减速器盖、减速器壳及内齿轮温度基本在 之间。且同一条件下，减速器盖温度最高，减速器壳次之，内齿轮温度最低。）完成 W 的 天转动量后，对减速器进行拆解，查看减速器油脂外溢情况。“标准注油”的一号减速器：中间板安装紧固部位和减速器壳与内齿轮摩擦夹小圆接触面未发现油脂外溢现象，减速器壳下方的夹板轴部位有油脂/油泥混合物黏糊现象，但未渗入摩擦带。“过多注油”的二号减速器：在减速器转换到第 个来回时，明显发现油脂从减速器壳内外溢出到内齿轮面上，显黏糊状态，随着转换次数增加，减速器壳内的油脂外溢油量越多。减速器转换到第 个来回后，基本未发现有油脂再外溢现象。同时，后续 个来回动作结束后未见中间板和夹板轴部位有油脂外溢现象，如表 1 所示。综上可以得出，在转辙机连续转动的情况下，减速器外部温度基本在 之间，而现场道岔高峰期时为 min 转动一个来回，频次远低于试验条件，预计减速器温度将更低，且远低于 号锂铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月109技术交流TECHNOLOGICAL EXCHANGE基脂“滴点”。因此可以判断，转辙机转动时产生的温度不是导致油脂液化的主要原因。但减速器过多注油会导致油脂从减速器壳与内齿轮缝之间明显溢出。而正常情况下随着转动次数的增多，夹板轴易出现油脂与摩擦带粉尘产生的油泥混合物，从而影响摩擦电流。2.3油脂对比研究转辙机润滑脂主要起降低机械摩擦，防止机械磨损的作用，同时还兼起防止金属腐蚀的保护作用，及密封防尘作用。通过选取 TR-铁路专用转辙机润滑脂及#润滑锂基脂涂抹在 ZD-转辙机减速器上，在其他条件相同的情况下，使用转辙机智能测试台对涂有两种油脂的 ZD-转辙机进行操岔试验 次。测试试验结果显示，减速器壳内齿轮大圆面涂抹的 TR-铁路专用转辙机润滑脂呈现均匀饱满，无明显的转动磨耗发黑现象；减速器内齿轮大圆面上涂抹的#润滑锂基脂呈现不均匀饱满，有明显的转动磨耗发黑现象。通过与#润滑锂基脂进行参数对比，结合 TR-铁路专用转辙机润滑脂的研究报告，TR-铁路专用转辙机润滑脂在适用场景、抗磨极压性能、高/低温性能方面相比#润滑锂基脂表现更好，如表 所示。从同行业选型方面分析，TR-铁路专用转辙机润滑脂为中国石化石油化工科学研究院应西安铁路信号厂要求所研制的一种适合全国各地、冬夏通用的铁路转辙机润滑脂。表2油脂相关参数对比Tab.2 Comparison of grease related parameters名称TR-1 铁路专用转辙机润滑脂3#润滑锂基脂类型极压型普通型外观黄色均匀油膏浅黄至褐色光滑油膏使用温度范围/60 120 20 120滴点不低于 170不低于 180锥入度/0.1 mm265 310220 250钢网分油量/%5 5适用场景应用于铁路路轨制动机械和通用机械的润滑适用于一般机械设备的轴承及其他摩擦部位的润滑。具有优秀的抗流失能力及使用耐久性性能对比相比同类型产品，具有优良的机械安定性、低温性能无数据来源中国石化石油化工科学研究院官网、TR-1 铁路专用转辙机润滑脂检测报告-石化院产品说明、3#润滑锂基脂检测报告-广州澳凯油品检测技术服务有限公司2.4摩擦电流与接点回弹关系研究接点回弹是在转到道岔到位后，由于摩擦连接器的静摩擦力大于电机旋转惯性产生的力，此时摩擦联结器仍将减速器的内齿轮固定在“静止”位置，而电动机的旋转惯性由于没有缓冲，导致产生大小相等的反弹力，迫使外齿轮反转继而带动输出轴反转导致接点断开。通过在转辙机测试台上对 ZD-型电动转辙机摩擦电流进行调整，观察接点回弹情况，明确现场摩擦电流范围。通过测试，得出单机的 ZD-型电动转辙机摩擦电流在.A 之间不会出现接点回弹的情况，如表 所示。3 改善措施试验新型减速器：由于现有 ZD-转辙机减速No.11胡婕，徐锦材，郭予广：ZD-6型电动转辙机“接点反弹”的故障分析及预防表1减速器各部位温度的变化情况Tab.1 Temperature change of parts of the retarder转换次数（来回）测量部位温度/减速器盖减速器壳内齿轮第 0 转38.635.635.5第 250 转38.735.835.5第 500 转39.938.336.4第 750 转38.937.136.1第 1 000 转40.439.537.3第 1 250 转38.236.035.4第 1 500 转39.838.336.1第 1 750 转38.736.636.2第 2 000 转39.938.937.1第 2 250 转38.636.536.0第 2 500 转39.939.137.2第 2 750 转38.736.935.8第 3 000 转40.139.136.9第 3 250 转38.536.235.8第 3 500 转39.738.836.6110T技术交流ECHNOLOGICAL EXCHANGE器摩擦联接器在使用过程中摩擦电流受环境温度及空气湿度影响较大，而摩擦电流的变大会引起接点反弹等现象。同时现有的毂式摩擦带在使用过程中维护量较大，例如需要定期清理摩擦产生的粉末、定期更换摩擦带。为了克服目前减速器摩擦带的缺点，通号（西安）轨道交通工业集团有限公司研发了一种新的盘式摩擦减速器，其减速器部分保持不变，将摩擦联接器部分由开放式的毂式摩擦副改进为内置的盘式摩擦副，盘式摩擦联接器部分与减速器部分集成在一起，密封性提升、摩擦性能稳定。目前已在地铁部分线路进行试验，使用反馈较好。4预防措施）日常维护时，严格按照要求调整摩擦电流，不得超出规程要求（车辆段.A，正线.A）。当检修时发现摩擦电流变化超过.A 或发现减速器壳渗油或摩擦电流超标或不稳定时，应拆解摩擦片对其进行检查并清洁处理。）认真监测转辙机摩擦电流的变化状态，及时调整，留有余地。加强季节防范，要根据季节性气温变化，跟踪标调道岔故障电流。当出现连续潮湿天气时，应加密检修周期，并重点检查摩擦电流状态及清洁摩擦带。）使用 TR-铁路专用转辙机润滑脂，提高转辙机部件耐用性。）为避免油泥混合物日积月累进入摩擦带，造成摩擦电流变动，夹板轴处的油泥混合物清理建议列为日常维护时的重点工序。5结束语本文旨在研究 ZD-型电动转辙机的减速器中油脂对摩擦电流造成的影响以及摩擦电流变化对转辙机动作的影响。为地铁 ZD-型电动转辙机日常维护提出一些建设性意见。经过一段时间的验证，现场已未发现此类问题，保证了转辙机的出所质量和行车安全。表3摩擦电流与接点回弹相关参数及情况对比Tab.3 Comparison of friction current and contact rebound related parameters and conditions调整摩擦电流测试数据序号负载力/N摩擦电流调整值/A到位后减速器消耗电机惯量转动周长/mm到位后自动开闭器接点接触深度回弹距离/mm 变化说明定位反位一排 二排三排 四排 15002.023.1923.366.46.46.86.9未发现动接点有回弹现象，表示正常25002.219.8821.096.46.46.86.935002.417.318.46.46.46.86.945002.614.614.76.46.46.86.955002.813.513.116.46.46.86.96500311.6712.346.46.46.86.975003.298.56.46.46.526.9胶木座有抖动，无接点回弹现象85003.48.28.46.48.976.9动接点回弹，未失去表示95003.67.87.76.410.447.226.9105003.87.37.56.410.458.876.91150047.17.26.413.310.816.9125004.26.56.76.414.5511.926.9135004.46.46.46.420.1313.036.9动接点回弹，失去表示145004.65.75.76.419.5217.586.9注：1）减速器左右位两侧电流调整至 2.7 A，负载力调整为 500 N 2）自动开闭器接点深度初始值调整为：第一排 6.4 mm、第二排 6.4 mm、第三排 6.8 mm、第四排 6.9 mm铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月111技术交流TECHNOLOGICAL EXCHANGE参考文献1 中国铁路总公司.铁路技术管理规程-普速铁路部分 M.北京:中国铁道出版社，2014.2 姜宇.ZD6 电动转辙机入所修质量控制措施 J.中国新通信，2020，22（4）：239.Jiang Yu.Quality Control Measures of ZD6 Electric Switch Machine in RepairJ.China New Telecommunications,2020,22(4):239.3 张愿宁.ZD6 电动转辙机的维修和故障处理 J.消费导刊，2018（41）：164.Zhang Yuanning.Maintenance and Troubleshooting of ZD6 Electric Switch MachineJ.Consume Guide,2018(41):164.4 王永清.简谈降低转辙机内部接点故障率的技术改造措施 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