HXN型内燃机车

2024-12-02

HXN型内燃机车（精选8篇）

HXN型内燃机车篇1

摘要：针对HXN5型内燃机车柴油机油底壳的焊接工艺进行分析和研究, 从金属焊接性、飞溅、焊接接头可达性和焊接变形入手, 阐明了油底壳焊接工艺的要点。

关键词：柴油机,油底壳,焊接性,飞溅,可达性,焊接变形

1 引言

HXN5型内燃机车是美国GE公司与南车集团合作的国产化项目。油底壳是HXN5内燃机车的柴油机的一个部件, 用于储存柴油机机油, 起润滑、散热作用, 其长度与柴油机机体相等, 采用螺栓连接的方式。

油底壳采用全焊接式结构, 由前后端板、壳体、前挡、侧挡、后挡、横隔板、管子组成、法兰、焊接接头等19种零部件, 共计52个零件组焊而成, 其结构复杂, 组装难度大, 焊接空间小, 焊接填充量大, 是280型柴油机油底壳焊接填充量的3~4倍。结构具有一定的特殊性, 焊缝要焊透, 焊接变形要小, 以保证下工序机加工余量, 焊工的劳动强度要降低, 生产效率要提高, 因此, 焊接结构制造要有足够的工艺措施才能保证焊缝的质量, 保证产品的制造品质。

2 油底壳加工工艺流程

HXN5型油底壳长4028mm, 宽1042mm, 高328mm, 其结构如图1所示。其制造流程主要是:下料-成型-机加工-装配-焊接-锤击-泵水-无损探伤-退火-抛丸-上防锈油-无损探伤。本文主要介绍油底壳的焊接工艺。

3 焊接工艺

3.1 油底壳材料及焊接材料

GE油底壳材质为Q235A、20、Q345B等, 属于普通碳素结构钢和优质碳素结构钢, 板厚分别为6mm、12mm、25mm、45mm。焊接性良好, 采用活性气体保护焊, 保护气体为82%Ar+18%CO2, 半机械化焊接。

(1) 母材的焊接性分析

采用碳当量法对母材焊接性进行分析。碳当量的计算公式为:

Q235A、20、Q345B钢的化学成分表分别如表1、2、3所示。

据统计, Q235A≤0.30%、20钢、Q345B的碳当量均≤0.45%, 根据DIN6700-4-2001.5.4.5的标准, 如表4所示。

因此板厚为25mm、45mm的焊接接头焊接前需要预热, 本文规定的预热温度为100℃~150℃, 测温设备为远红外线测温仪, 测量方法按ISO 13916:1986规定的方法进行测量。当板厚不超过50mm的场合时, 温度一般在正对着焊工的工件表面, 距坡口边缘4倍板厚, 且不超过50mm的距离处测量, 使得温度均匀化的时间应按每25mm母材厚度2min计算。

(2) 焊丝的匹配

焊丝的选择原则是“等强匹配、等化学成分、等力学性能”, 在满足条件前提下, 优先考虑企业已有的焊丝, 这样可以减少采购成本、周期, 减少储存、发放、使用中出错的可能性, 而且还可以节约一部分焊丝性能试验费用。本文使用的焊丝牌号ER50-6, 准1.2。该种焊丝电弧稳定、成形美观、飞溅小、适应各种位置焊接、电流范围广、焊缝气孔敏感性小。

3.2 焊接工艺规范

CO2气体保护焊容易产生合金元素的烧损、气孔问题以及飞溅。下面重点论述飞溅的产生的原理和规避措施, 以及油底壳的焊接规范。

(1) 飞溅产生的原理CO2气体保护焊容易产生飞溅, 这是因为熔滴中溶解的氧化亚铁与碳元素作用, 产生一氧化碳气体, 则在电弧高温下体积急剧变大, 使熔滴爆炸性破裂, 从而引起飞溅。这不仅仅与CO2气体的氧化性有关, 还和其他因素有关, 如电流电压、焊枪角度、焊丝伸出长度等。

(a) 电流电压:对于每种规格的焊丝来说, 其焊接电流和飞溅率之间存在着如图2所示的规律。在小电流区和大电流区的飞溅率低, 中间区飞溅率最大。以目前我们使用的直径1.2mm焊丝为例, 当电流<150A以及当电流>300A时飞溅率都较小, 而在两者之间, 飞溅率大。所以, 在选择焊接电流时, 如果可能的话, 应避开飞溅率高的区域, 先确定电流再确定电压, 以达到飞溅率最少, 如图2所示。

(b) 焊枪角度:焊枪垂直时产生的飞溅最少, 焊枪角度倾斜越大, 熔滴反射出去, 形成的飞溅越多。焊枪前倾或后倾最好≤20°。

(d) 在CO2中加入一定数量的Ar气, 是减少颗粒过渡焊金属飞溅最有效的办法。本文就是采用Ar和CO2的混合气体, 以减少飞溅、改变焊缝成型和提高焊缝金属低温韧性值。Ar气对飞溅的影响如图3所示。

(e) 在焊接之前将防护涂料涂刷在工件表面及喷嘴内壁上, 焊后可节省清理飞溅物所化费的时间。据统计60%~80%的金属飞溅将不会粘连在工件及喷嘴上, 即使有少量粘连上去, 也很容易用铲子去除掉。

(2) 焊缝熔深主要受焊接电流和焊接速度的双重影响, 一般来说, 对某一直径的焊丝, 焊接电流增加时, 熔深随之增加。而焊接速度与熔深不是线性关系, 当某一电流达到熔深最大时, 对应于一个临界速度。在这个速度以下时, 熔深随速度的增大而增加, 在这个速度以上熔深随速度的增大而减小。当速度较慢时, 单位长度焊缝的熔敷增多, 焊缝厚度也增加, 而熔池底部受电弧直接的热冲击作用就减弱, 熔深减少, 当焊接速度很大时, 热输入又降低, 母材受到的热冲击减弱, 熔深也会减小, 同一电流值, 小直径焊丝的熔深比大直径焊丝的熔深大, 这是因为小直径的焊丝电流密度大, 对熔池冲刷强, 因而熔深大。

3.3 焊接可达性分析

油底壳上平面是对接接头, 厚度为45mm, 材质为20钢, 坡口形式为双边HV型, 不容易焊透, 用焊枪模拟后, 焊枪根本达不到底部, 可达性差, 超声波探伤后, 在板厚的一半处经常发现气孔、未熔合现象, 到下工序机加工后, 经常有缺陷外露, 而此时又不允许返工, 因为平面度只允许0.02mm。

3.4 焊接接头设计

焊接接头的根部间隙、钝边高度、坡口角度, 以及接头形式是保证焊接可达性的重要影响因素。图2为设计原图, 图3为改进后的工艺图。

从图4可以看到接头形式为K型对接接头, 在焊接上属于特殊形式, 通常不容易焊透, 尤其板厚达45mm, 加上喷嘴的外径为φ20, 焊丝达不到接头根部。而氩气和二氧化碳的混合气体保护焊接本身就容易造成未焊透、未熔合以及气孔。按原先设计的结构加工后组装, 由于各道工序误差累积加上装配上的原因, 根部间隙3mm根本无法保证, 有时局部为0mm。前几台焊接完后进行超声波探伤, 经常是3台车有2台车需要返工。

从图5可以看到接头形式为不对称的X形对接接头, 坡口角度为70°, 即使装配间隙为0mm, 焊枪仍然能达到底部, 按改进后工艺图加工后组装焊接, 焊接质量大为改观, 超声波探伤焊缝质量良好, 基本无返工现象。

另外, 气保焊在起弧、收弧的位置容易产生缺陷, 为了保证焊缝质量, 在45mm厚的对接焊缝处采用引弧板和收弧板, 长度为30mm, 坡口形式与产品相同。

为实现完全焊透的目标, 并根据实际装配间隙, 为了减少金属飞溅, 本文试验出了一组焊接工艺参数, 见表5。

3.5 焊接变形

和谐车油底壳另一个主要问题是它的变形比较大, 焊接完工后, 中间拱起, 两端四个角都是翘的, 还有扭曲的现象。主要原因是:油底壳上表面系由四条对接焊缝拼接的焊接式法兰, 受到来自壳体及油底壳内部的各类焊缝的拉应力, 各种应力汇集导致变形。

(1) 局部预设反变形

由于和谐车油底壳结构复杂, 板材厚薄不均, 局部存在较大应力, 焊接后的收缩量大, 需要预设反变形。反变形是根据焊接仿真平台预测到的变形大小和方向进行对装, 焊接后焊接残余变形就抵消了预设的变形量, 使工件刚好恢复到图纸要求的几何形状尺寸。根据焊接仿真平台的结果结合焊接结构中性轴的相对位置, 判断出焊接后弯曲变形的方向和大小, 在相反方向施加外力来抵消焊接变形量。

(2) 整体刚性固定

油底壳专用焊接转胎, 采用电传动的方式, 焊接转胎可以任意角度旋转, 保证大部分焊缝位置处于平焊位置, 保证焊接质量, 同时对油底壳进行定位、夹紧。把油底壳安装在平台上面进行焊接, 通过机械的方式使其与工装基准面紧密贴合, 从而保证了油底壳的整体结构尺寸。

夹紧后, 焊接内应力相互制约, 焊接后变形量小, 这种方法操作起来简单, 效率高, 是效果非常显著的一种方法。

(3) 确定合理的焊接顺序

和谐车油底壳焊缝错综复杂, 要解决的问题是防止焊接变形问题, 为了减少变形量, 采取的措施是先焊中间、后焊两边, 先焊收缩量小的焊缝和受力较大的焊缝, 同时有对接和角接的焊缝时先焊对接、后焊角焊, 焊缝交叉时先焊短焊缝、后焊长焊缝。

例如, 对接焊缝, 如图所示先焊1、2两层, 用碳弧气刨去1层后, 打磨, 修形, 见到金属光泽后, 重新焊1层后, 接着焊3、4、5, 在焊6、7、8、9后再焊10、11、12, 最后焊接13。这样能有效减少焊接变形。见图6。

(4) 用火焰进行整体调修

焊接后进行消应力退火, 加之加热炉中的产品相互挤压, 又会产生新的变形以及局部焊接变形回弹。此时采用火焰进行调修, 并用5t重的秤砣压在拱起处, 待烘的地方起皮后, 停止加热, 让其自然冷却。见图7。

经过以上四种方法的综合应用, 使得油底壳的焊接变形被控制在一定的范围内, 并满足下工序机加工的需要。

4 焊后质量检验

为了检验焊接工艺及保证焊缝质量, 对柴油机油底壳焊缝分别进行了外观检查、磁粉探伤、超声波探伤, 泵水试验。结果表明焊缝质量良好, 无裂纹、未焊透、未熔合等缺陷, 焊缝几何形状尺寸也在质量标准范围之内, 无渗漏现象。

5 结语

GE油底壳是和谐号内燃机车柴油机系统的一部分, 它的试制成功提高了公司制作油底壳的工艺水平, 加快了和谐号机车国产化的进程, 对以后同类产品的制作, 也起到一个借鉴作用。

参考文献

[1]姜焕中.电弧焊及电渣焊[M].北京.机械工业出版社, 1988.

[2]蔡锋, 等.机车总风缸筒体纵缝焊接工艺[J].热加工工艺, 2011, 40 (5) :200-201.

[3]田锡唐.焊接结构[M].北京:机械工业出版社, 1997.

[4]ISO13916-1986, 焊接-预热温度、道间温度及预热维持温度的测定指南[S].

[5]DIN6700-4-2001, 铁道机车车辆及其零部件的焊接第四部分实施细则[S].

HXN型内燃机车篇2

一、操纵机车时应该注意的事项：

1、柴油机起停机时，EC开关必须放臵起动位；

2、运行时，EC开关必须放臵运行位；

3、使用主或辅操纵台时，不使用的操纵台上的自阀手柄必须臵于重联位并把手柄窜销窜好，单阀臵运转位，断开主磁场开关及电阻制动开关；将柴油机控制面板上的主辅操纵台选择开关打至相应操纵台位；使用操纵台单阀手柄臵全制位，自阀臵抑制位停留1S，后再移回运转位。

4、主辅操纵台上的两个紧急重联停机开关必须臵运行位。

5、自阀手柄移臵紧急制动位后必须60S后由紧急位在移回运转位。

6、运用中排尘机必须始终运行。

7、使用备用闸时，制动缸压力不消除时必须采取防溜措施后下车把制动缸均衡管塞门打开排除压力后关闭。

8、操纵机车在牵引与电阻制动之间切换时，应将档位手柄在惰转处暂停10秒，在进行切换，否则可能导致设备损坏。

9、若外界气温温度高于10℃，电热玻璃严禁使用。否则玻璃温度过高过会导致刮雨器片软化及损坏。

10、机车无火回送时，应把无火回送机车的总风缸风压排放至小于172KPA，停车制动必须手动缓解。缓解前要对机车进行止轮操作。（停车制动手动缓解后，只能在总风缸有足够的风压向机车供风时才能重新作用。）

— 0 —

11、机车柴油机满负荷运行后，要让柴油机在惰转状态运行至少5分钟再停机，若立即停机可能会损害某些柴油机部件。

12、停车制动指示灯亮并不能保证停车制动已实施，司机必须确认制动已正确实施，才能离开机车。

13、电器柜的一些电路中可能存在致命电压，在检查高压柜/电气室设备作业时，打开任何其它门或接近高压柜、电气室前，必须打开高压柜/电气室每一侧的主门并等待八个电容充电指示灯（CCL位于每个电器柜上方）熄灭方可进行检查，否则可能导致严重的人身伤害或死亡。

14、如果机车微机显示器电源灯亮（位于显示器外壳左下角），屏幕是黑的、出现扰频或无法查看时，显示器仍可能有效，所以不要随意按显示器按键，否则会产生不希望出现的机车设臵，容易导致人员受伤或设备损坏。

15、主手柄在电阻制动位或者是不在惰转位，如果能将换向器手柄已取出，则表明手柄间的机械互锁故障，修复这一状况之前，不要尝试操作机车，互锁故障时操作机车会导致设备损坏或人身伤害。

16、在实施或缓解停车制动时，要确保人员不会碰到活动的停车制动部件，否则会导致人身伤害。

17、如果列车进行中发生电空制动系统断电，机车将自动实施全制动，列车管减压到90KPA以下，司机仍然可以通过将自动制动手柄移动到紧急位来实施紧急制动，乘务员也可以用辅助操纵台上的紧急制动阀实施紧急制动。

18、仅当主操纵台是作用操纵台时，才可使用备用空气制动。

19、机车具有柴油机自动起/停机（AESS）功能。柴油机可能在乘务员未操作的情况下起动，在柴油机、牵引发电机或冷却室周围工作时要小心，在对机车执行任何维护之前要确保AESS已禁用，否则可能会导致人身伤害。

20、不论机车牵引客、货车，都要在显示屏电空制动设臵中，自动制动设臵成货车，制动管充风设臵为非保压。

21、HXN5机车在运用中重联机车（不用重联线联结）设臵为自阀切除位后，自阀必须放臵重联位，并穿好穿销，单阀必须放臵运转位。

22、操纵机车运行时，正向运行必须使用主操纵台，逆向运行时，必须使用副操纵台。

23、机车微机显示屏进入英文界面后如何恢复中文：

按压F8键确认返回微机显示屏主界面后，按压7号键，进入下一子界面后，在按压F4键即可。

二、操纵机车时，各开关相关位臵及开合顺序

（一）、启机时各开关位臵与开合顺序

1、检查CA4区预润滑油泵断路器、CA2区GP1、GP2、GP3都应在闭合位，主、副操纵台上方ESS2（重联机车紧急断燃油）臵于运行位，柴油机控制面板上（EC）的柴油机控制开关至起动位，档位手柄在惰转位，换向手柄居中。

2、将蓄电池维护闸刀（CA2区）、蓄电池闸刀（CA1区）闭合。

3、柴油机控制面板上的断路器，依次从上到下，从左到右闭合，最后闭合微机断路器。

4、按压柴油机控制面板上启机按钮启机。

（二）、运行中各有关开关位臵：

1、柴油机控制开关（EC）应臵于运行位，操纵台选择开关臵于相应位臵。

2、操纵台断路器设臵：使用主操纵台时：

主操纵台：主发励磁（合）、控制（合）、电阻制动（合）副操纵台：主发励磁（断）、电阻制动（断）使用副操纵台时：

主操纵台：主发励磁（断）、控制（合）、电阻制动（断）副操纵台：主发励磁（合）、电阻制动（合）

（三）、使用电阻制动时：

确保显示器开关界面上的电阻制动开关在切入位，所使用操纵台电阻制动断路器在闭合位，在牵引与电阻制动之间转换时，应将档位手柄在惰转处暂停10秒，否则可能导致设备损坏。

实施电阻制动应遵循以下步骤： ⑴主手柄惰转位，暂停10秒。

— 3 — ⑵将主手柄移至电阻制动设臵位，然后根据需要将主控制手柄由最小推至最大（电阻制动1～8档）。

（四）主副操纵台转换

1、完全停车；

2、断开不使用的操纵台的主发励磁、电阻制动断路器（主操纵台控制断路器保持闭合）；

3、自阀手柄臵重联位穿好穿销，单阀臵运转位；

4、主手柄惰转位，取出换向手柄；

5、柴油机控制面板上操纵台转换开关臵相应操纵台位臵；

6、把换向手柄插入所要使用的操纵台；

7、单阀手柄臵全制位，取下自阀手柄锁闭销，将自阀手柄臵抑制位停留1S后，再移回运转位；

8、闭合使用操纵台主发励磁、电阻制动断路器。

（五）停机后各开关位臵与开合顺序

机车停机停留时，做好停车制动（司机室停放制动塞门臵停放制动位，停放制动指示灯应亮，自单阀臵运转位，下车确认左2、3轮，右4、5轮停放制动是否、作用），根据需要并作好其它防溜措施。

1、做好防溜工作后，停机先断开蓄电池充电和显示器断路器然后，从右到左，从下到上依次断开各断路器。

HXN型内燃机车篇3

南车戚墅堰机车有限公司自2008年从GE公司引进HXN5型大功率交流传动内燃机车, 该机车能够满足我国铁路重载、快捷货物运输需求, 至今已生产650台, 配属全国五个铁路局九个机务段。该型机车具有卓越的防空转、防滑行功能, 排放低、节能好, 较高的粘着利用率, 良好的动力学性能和制动性能等特点, 其主要技术经济指标均达到了国际先进水平。

2 车轮异常磨耗现象

根据前期配属哈尔滨铁路局哈尔滨机务段的首批300台HXN5型机车运用情况, 机车运用过程中车轮出现了两方面的突出问题:一是1、4轴位轮缘磨耗较快;二是机车的踏面磨耗中1、4轴基本正常, 2、5轴略有凹陷, 3、6轴凹陷情况明显。这一现象直接导致了HXN5型机车镟轮周期短, 车轮使用寿命短, 运用成本提高。

车轮是机车走行部的重要部件之一, 承载着机车全部的重量, 通过与钢轨的黏着产生牵引力和制动力, 还直接承受全部垂向和侧向冲击。其状态的好坏直接关系到机车的行车安全。

针对上述现象, 在运用机务段进行车轮异常磨耗对比试验, 以探索最适用的轮轨润滑模式并进行分析。

3 原因分析

通过大量的现场调研和数据分析, 认为该型机车出现上述现象的原因一是转向架轴箱定位的特殊结构-导框定位;二是HXN5型机车采用单司机室结构, 单机牵引时只能单向运营导致。导框式轴箱的特点是:轴箱相对于构架之间的导框定位, 相对横向位移时需克服摩擦副的摩擦力, 摩擦力的大小与摩擦系数和正压力的乘积直接相关, 与机车运用工况 (如牵引力的大小) 密切相关。

机车过曲线时, 转向架的前轮对轮轴向力较大, 能克服导框摩擦力, 轮缘贴靠钢轨, 发生磨耗, 所以机车一、四轴轮缘磨耗较快。当机车发挥高牵引力时, 转向架的后轮对轮轴横向力 (远小于前轮轮对) 不足以克服导框摩擦力, 因而后轮对横向位移很小。这样长期运行, 极易在踏面上与钢轨经常接触区域形成凹槽。而凹槽形成后, 如果再有较大的横向位移, 凹槽可能会被磨成平滑过渡, 反之, 如果横向位移小, 凹槽会越来越深。

有一定深度的凹陷形成后, 当机车运行在直线区段时, 钢轨与凹槽形成很好的配合, 机车运行平稳, 感觉不到横向晃动情况。但当机车以一定速度进去曲线时, 因冲角和动能的原因, 车轮的磨耗凹槽会失去与钢轨的良好配合, 突出部位冲上轨面又迅速滑落, 造成轮轨垂向冲击, 形成机车垂向振动, 这种冲击加速了车轮的不圆现象。同时, 因为机车进出曲线时前转向架的冲角较大、蛇行也较严重, 造成前转向架踏面凹陷较为严重的第二、第三轴冲击严重, 这种情况在踏面磨耗凹陷最明显的第三轴尤为严重。

4 试验方案对比分析

4.1 试验类型

本次试验在四种轮轨润滑模式下进行对比分析, 分别为:

1) 保持原机车出厂状态, 即仅D1、6位安装干式轮轨润滑装置, 装配原装碳棒, 以下简称“1、6原装碳棒”;

2) 除D1、6位保持原干式轮轨润滑装置外, D2、3、4、5车轮安装干式轮轨润滑装置及支架, 并全车装配低速短碳棒, 以下简称“全车低速短碳棒”;

3) 除D1、6位保持原干式轮轨润滑装置外, D2、3、4、5车轮安装干式轮轨润滑装置及支架, 并全车装配改进型长碳棒, 以下简称“全车改进长碳棒”;

4) 拆除机车原装D1、6位干式轮轨润滑装置, 在原位置加装轮缘华宝湿式润滑装置, 以下简称“1、6华宝润滑”。

4.2 试验数据

根据试验数据记录, 整理完成表1, 进行分析对比。

4.3 对比分析

4.3.1 踏面磨耗数据对比

按轴位万公里平均磨耗分析, 以磨耗不超过7mm、30万公里计算, 踏面磨耗超过0.23mm的轮对需要在下次中修到来之前要进行旋削, 则“1、6原装碳棒”结构的D1、3、4、6轮对, 合计4条轮对需要旋削;“全车低速短碳棒”结构的D1、3、4、6轮对, 合计4条轮对需要旋削;“全车改进长碳棒”结构的D1、2、4、5、6轮对, 合计5条轮对需要旋削;“1、6华宝润滑”结构的D1、3、6轮对合计3条轮对需要旋削。

按机车万公里平均磨耗分析, “1、6原装碳棒”结构踏面磨耗较“全车低速短碳棒”、“全车改进长碳棒”结构分别低0.01mm、0.07mm, 较“1、6华宝润滑”结构高0.06mm。

4.3.2 轮缘磨耗数据对比

按轴位万km平均磨耗分析, 以磨耗不超过10mm、30万km计算, 轮缘磨耗超过0.33mm的轮对需要在下次中修到来之前要进行旋削, 则“1、6原装碳棒”结构的D2、5轮对, 合计2条轮对需要旋削;“全车低速短碳棒”结构的D3轮对, 计1条轮对需要旋削;“全车改进长碳棒”结构没有轮对磨耗超限需要旋削;“1、6华宝润滑”结构的D1、2、3、4、5、6轮对, 合计6条轮对需要旋削。

按机车万公里平均磨耗分析, “1、6原装碳棒”结构轮缘磨耗较“全车低速短碳棒”、“全车改进长碳棒”结构分别高0.17mm、0.16mm, 与“1、6华宝润滑”结构磨耗相同。

4.4 机车运行方向分析

当机车运行方向朝东时, 去鱼尔沟必定在一位, 也就是说机车在一位时, 轮缘磨耗速度相对较慢。其中“全车低速短碳棒”的机车运行方向朝东, 故如果通过改变运行方向, 可能会减少踏面及轮缘的磨耗。

5 结语

根据上述分析可知, “1、6原装碳棒”、“全车低速短碳棒”及“全车改进长碳棒”结构平均磨耗均是踏面先到限, “1、6华宝润滑”结构平均磨耗是轮缘先到限。“1、6原装碳棒”、“全车低速短碳棒”两种结构整体优于“全车改进长碳棒”结构, 分别为0.23mm、0.24mm, 但从轮缘润滑角度分析, 0.16mm的“全车低速短碳棒”结构要明显优于0.33mm的“1、6原装碳棒”结构。

同时华宝轮轨润滑装置结构复杂、需占用机车其他位置较多空间、潜在故障点较多、出现故障的可能性加大、不易维护保养、雨雪湿滑路段效果不佳等限制条件, 干式轮轨润滑装置更具优势, 结构简单、易维护、机车布局方面占用空间小, 同时如要性能升级, 易实现, 能够最大限度保证产品即时优化。

故低速短碳棒轮轨润滑装置的润滑性能优于其他结构轮轨润滑装置, 考虑到机务段用户的维护保养成本, 及改造时给用户带来的不便, 建议将原装碳棒更换为低速短碳棒, 以达到节约成本的目的。

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摘要：简要对比不同材料、结构轮轨润滑装置对有效缓解车轮磨耗效果的分析。

关键词：HXN5型机车,轮轨润滑装置,车轮减磨,效果,分析

参考文献

HXN型内燃机车篇4

1 冷却风扇介绍

HXN3型机车的冷却间安装有2个冷却风扇, 分别为高、低温冷却风扇, 两者相互独立, 冷却风扇旋转从冷却间的侧百叶窗吸风, 然后吹向顶部的高温散热器和低温散热器, 通过散热器对柴油机高、低温水进行冷却。冷却风扇的转速为两级, 半速为1 000 r / min, 全速为2 000 r / min, 通过检测柴油机高、低温冷却水的温度, 由微机系统EM2000自动控制冷却风扇的开启。冷却风扇由叶片、轮毂和电机三大部件组成, 其外形结构如图1所示。

2 冷却风扇故障及分析

2011年3月, 北京怀柔北机务段的第125、126号HXN3型机车发生低温冷却风扇损坏的情况, 冷却风扇叶片全部折断, 电机壳体部分损坏脱落。2011年5月, 通辽机务段的第145、151号HXN3型机车发生低温冷却风扇损坏的情况, 冷却风扇叶片全部折断 ( 见图2) , 部分螺栓的防缓线发生错位 ( 见图3) , 电机壳体部分损坏脱落。

故障发生后, 各相关单位奔赴现场, 查看冷却风扇损坏的情况, 并把断裂的叶片及风扇电机一起运回, 进行研究分析。由于破坏表现为叶片打断、螺栓断裂及电机外壳撕裂3种情况, 需要通过分析、计算和推演解决以下3个问题:

( 1) 通过叶轮解体过程的推演, 寻找第1个被破坏的叶片;

( 2) 通过有限元计算, 从理论上找出结构上最薄弱的环节;

( 3) 通过对残片的金相、合金成分、力学性能分析, 找出叶轮解体破坏的原因。

根据以上分析, 将破损的11个叶片拼接还原, 依次排列, 找出了仅有后缘伤痕的叶片, 即为首先破坏的叶片。通过有限元计算, 发现叶片与电机外壳连接的螺栓孔处应力最大 ( 见图4) , 因此, 很有可能是由于螺栓、垫片的强度不足或者电机外壳的厚度薄弱引起的。经分析认为是由于个别螺栓强度不足致使运用中螺栓松动或断裂, 进而导致叶片裂损。另外, 垫片硬度的不足致电机壳体局部应力过高而使电机壳体破损。

3 设计改进

找到结构的薄弱环节之后, 对原有的冷却风扇进行了改进设计, 改进方案如图5所示。在电机壳体的内侧安装大垫板, 大垫板可以将2组叶片相近的2个螺栓连接在一起, 通过增加接触面积来降低壳体的应力, 并将叶片与电机外壳连接的螺栓孔径改为14 mm, 连接螺栓改为M14, 垫片的强度改为大于300 HV, 并加强壳体制造、叶片制造、风机电机组装过程中的质量控制, 其中包括螺栓的逐个探伤检查、螺栓力矩把紧、壳体热处理及壁厚控制等。

此方案通过有限元分析验证, 壳体、叶片和螺栓的受力关系得到很大改善, 满足了要求 ( 见图6) 。采用大垫片前, 机壳安装孔应力在120 MPa ~ 150MPa之间, 采用大垫片后, 应力值比之前有所下降, 在100 MPa ~ 120 MPa之间。

4 试验验证

为验证冷却风扇改进后的机械性能及可靠性, 对改进后的冷却风扇进行了超速试验。将冷却风扇放置于密闭的风筒中, 进行抽真空处理, 然后进行超速30% 试验。试验后, 通过外观检查无明显扭曲变形, 尺寸无明显变化; 螺栓用力矩扳手校核为原扭紧力矩110 N·m, 无松动; 垫圈与螺栓、螺母、壳体接触面均匀无变形痕迹; 叶片、壳体及螺栓探伤处理后无裂纹。

5 结论

HXN型内燃机车篇5

1 试验大纲概述

HXN5B型机车整车型式试验大纲是经铁路总公司批复, 戚机公司依据GB/T 3315-2006《内燃机车制成后投入使用前的试验方法》、GB/T 3314-2006《内燃机车通用技术条件》、《4400马力交流传动调车内燃机车设计任务书》、《戚墅堰公司交流传动调车内燃机车技术规范》生成的, 主要进行动力学性能试验、承载结构强度试验、冬季防寒保温试验、牵引特性试验、最大起动牵引力试验、夏季高温高海拔试验、冷却系统性能试验、柴油机功率试验、燃油消耗量试验、制动试验及其他大纲规定试验[2]。试验在2012年11月~2013年8月间进行, 铁科院、戚机公司共同开展了HXN5B型机车整车型式试验。

2 试验情况

2.1 动力学性能和承载结构强度试验

为了考核HXN5B型机车在实际运行中转向架等关键承力部件的动应力, 验证转向架等关键承力部件的机械应力安全度是否满足机车设计条件及标准规定的强度要求和运用里程 (年限) 要求, 在北京铁路局管内京承线及京秦线进行了动力学和承载结构强度试验。

HXN5B0001号内燃机车动力学检测参数中, 轮重减载率、轮轴横向力、轴向平稳性指标、横向平稳性指标、车体垂向加速度和车体横向加速度均未有超限值;脱轨系数全程未发现连续超限。

动应力试验所测HXN5B0001号内燃机车主要承载部件各测点最大应力值未发现超过相应材料许用应力, 各动应力测点的等效应力幅均未超过相应材料许用应力, 符合大纲要求。

2.2 冬季防寒保温试验

为了考核HXN5B型机车柴油机的低温起动性能、司机室保温性能以及机车牵引性能, 在哈尔滨铁路局管内加格达奇、伊图里河、塔河区间进行了防寒保温性能试验, 具体试验项目及结果如表1所示。冬季试验结果表明, 机车在低温下启动性能良好, 司机室保温效果良好, 在运行中机车牵引力发挥正常, 调整比较平稳, 满足大纲要求。

2.3 牵引特性和最大起动牵引力试验

为验证HXN5B型机车的牵引特性和最大起动牵引力, 在环形铁道对HXN5B0001号内燃机车进行了牵引特性试验, 分别对被试机车的1、3、5、7、8位的牵引性能进行了测试, 被试机车8位牵引特性曲线与设计曲线相符 (见图1) 。

在铁科院环形线试验基地对HXN5B0001号机车进行的最大起动牵引力试验中, 测得机车的最大起动牵引力达到562 k N, 满足试验大纲要求。

2.4 夏季高温和高海拔试验

为了考核机车在高温、高海拔下的性能, 戚机公司在乌鲁木齐铁路局管内的哈密、鄯善、乌鲁木齐以及库尔勒进行了高温、高海拔试验。

(1) 冷却系统性能试验。在乌鲁木齐铁路局管内的哈密机务段鄯善车间, 分别在排放模式、油耗模式下对HXN5B0001号机车的冷却系统性能进行了试验, 环境温度为38℃。试验数据推算到外温为40℃时, 柴油机出口水温与油温均在评定指标范围内, 机车冷却性能试验结果符合要求。

(2) 柴油机功率试验。在进行冷却系统性能试验的同时, 分别在排放模式、油耗模式下对被试机车的柴油机功率 (海拔700 m) 进行了试验。试验结果符合试验大纲规定的海拔不高于700 m、外温-40~+40℃的条件下, 柴油机功率3 530 k W, 增压器最高允许转速40 000 r/min, 涡轮前排气温度限值650℃的要求。

2.5 燃油消耗量试验

为考核柴油机燃油消耗量, 在北京环铁站场分别进行排放优先模式和油耗优先模式下的燃油消耗量试验;分别在EPA TierⅡ (美国联邦环保署非公路用柴油发电机排放标准) 模式下100%额定功率和油耗优先模式下100%额定功率、80%额定功率、最低空载转速 (330 r/min) 、最低工作转速 (400 r/min) 进行了试验。试验结果均满足试验指标。

2.6 制动试验

为验证HXN5B型机车的制动性能, 在环形道进行了制动方面的试验, 包括空气制动试验和电阻制动试验。

空气制动试验主要进行了100 km/h自动制动阀紧急制动运行试验, 最短制动距离521.4 m;100km/h、80 km/h自动制动阀常用制动运行试验;100km/h、80 km/h单独制动阀常用制动运行试验;100km/h机车紧急制动阀试验, 最短制动距离579.4m;自动制动阀、单独制动阀与电阻制动互锁试验、无人警惕试验、线路制动试验和LKJ减压120 k Pa试验, 试验结果均符合试验大纲要求。

在电阻制动特性试验中, 分别对被试机车的1、3、5、7、8位电阻制动性能进行了测试。被试机车8位电阻制动特性曲线与设计曲线相符 (见图2) , 符合要求。

2.7 其他试验

在整个机车试验期间, 还进行了称重试验、起吊性能试验、电磁干扰试验、淋雨试验、限界检查试验、司机室噪声试验、风笛试验、主 (辅) 发电机升温试验、蓄电池一车试验、启动性能加速试验以及压缩空气系统气密性试验, 相关试验结果均满足大纲规定的要求。

3 结论

HXN5B型机车整车型式试验结果表明, 机车的整体性能均达到或者超过大纲以及有关标准的要求, 其总体性能达到了国际先进水平, 完全能满足目前国内编组场调车作业的需求。

(1) HXN5B型机车牵引力与国内其他调车内燃机车牵引力相比有了较大提高, 机车起动时的牵引力最大达到562 k N, 持续牵引力高达540 k N, 远高于DF7G型的435 k N和324 k N, 起动牵引力提高了29%, 持续牵引力提高了66.7%。

(2) HXN5B型机车起动加速相较于DF7G型有较大提高, 5 000 t和6 000 t重载起动加速到30 km/h时, 时间缩短了近40%, 距离缩短了近50%, 大大提高了调车机车重载作业的效率。

(3) HXN5B型机车装用的R12V280ZJ型柴油机装车功率达3 530 k W, 是戚机公司为满足我国铁路大功率调车机车和新一代铁路次干线、支线内燃机车的需要, 在R16V280ZJ型柴油机基础上通过自主创新、结合消化吸收引进技术而开发的新一代高可靠性、油耗达198 g/ (kw·h) 和排放满足EPA TierⅡ的机车柴油机。

(4) 整个试验期间机车冷却系统控制良好、工作可靠, 在高温接近40℃时柴油机的油水温度距限定保护值仍有一定余量, 表明机车冷却系统的性能优良, 能满足机车在高温地区的正常运用。

(5) 机车配套采用的无刷交流同步发电机、辅机电传动、全微机控制等技术的采用对提升整个机车的技术档次, 减少机车的维护工作量, 增强运用过程中故障诊断的及时性等都起到了积极的作用。

由此可以看出, 与我国现有调车内燃机车相比, HXN5B型大功率交流传动调车内燃机车各系统均有较大进步, 所采用的多项技术均达到了国际先进水平, 是我国目前单机功率最大、技术先进、性能优良的新一代重载调车内燃机车, 可有效解决调车机车与干线机车牵引定数不匹配的问题, 提高调车机车作业效率, 具有良好的推广应用前景。

参考文献

[1]冯强.引进大功率交流传动内燃机车的选型[J].内燃机车, 2008 (9) :8-11.

HXN型内燃机车篇6

HXN5型机车的电控系统是机车的核心, 它通过使用一个串联的通信网络来控制机车上所有其他计算机和装置的运行, 该网络被称为ARCNet (或ARC 网) , 它将计算机与柴油机运行控制、辅助系统控制、牵引系统控制等设备连接起来, 并且为与第三方设备通信提供连接。

1 HXN5型机车网络控制原理

网络拓扑是节点和电缆链路在局域网中的几何排列, 而HXN5型机车采用了总线排列, 使用铜双绞线作为介质, 总线拓扑将控制面板相互串联。HXN5型机车的令牌网具备两个物理网络, 用于控制系统, 机车所有的控制面板都通过网络进行通信, 其中一个作为冗余。令牌网使用简单的交替算法, 该算法将更新的采样数据与上一次使用的数据传递到相对的网络上。交替算法将数据分布到两个物理网络上, 对一个网络只有50%的传递依赖性。当一个网络发生故障时, 仍然有50%的控制数据可以通过另外一个网络成功传输。每个控制面板都可以在几毫秒内检测到失效网络中的故障。作为对故障的响应, 这些面板会将所有信息切换到正常工作的网络。在切换之后, 将重新开始传输100%的控制数据, 从而保证控制系统不会崩溃。

HXN5型机车网络中有13种装置 (智能显示器DS1～DS3、集成输入/输出控制板CIO、协议转换器PTP、柴油机控制单元ECU、牵引交流发电机控制器TAC、牵引通风机控制器TBC、牵引电机控制器TMC、辅发电机交流励磁控制器AAC、蓄电池充电控制器BCC、冷却风扇控制器RFC1～RFC2) 全部连接在一个线性链内。但总共有18个互相通信的智能装置, 包括牵引电机控制器TMC中6个独立的计算机I/O插件板。智能显示器利用ARCNet执行多种功能。

2 网络故障识别方法

HXN5型机车发生故障时, 最直观的方法是检查司机室操纵台上的智能显示屏上的信息。

(1) 在智能显示屏上检查显示信息, 如果存在数据信息变成“***”显示, 则表明网络存在故障。

(2) 在智能显示屏按压[屏幕控制]即[7]键, 再按压[Password]即[密码]键, 进入密码界面, 输入密码, 进入二级界面。进入网络监控器界面, 检查重新配置计数, 该数字是每个网络自通电以来重新配置的次数, 次数一般为1。如果网络中的面板试图访问网络, 则会引起重新配置, 重新配置的次数会增加。在正确配置的网络中, 允许的重新配置速率是15 min 重新配置1次。重新配置速率大于每秒12次重新配置, 说明网络中存在严重的问题。如果计数不断增加, 则表示网络状态不好, 网络中存在通讯异常的控制面板或网络线缆, 需要进一步排查故障。当面板有意或意外通电时 (关闭后再打开断路器, 断开面板的电源插头, 面板的CPU通过复位引脚短接来实现重新起动等) , 面板将在每个网络中导致1～4次的重新配置, 这是正常的, 只要机车重新上电重启系统, 配置计数会重新变成1。

(3) 在网络监控器界面内检查发送错误数, 发送错误数是智能显示屏和CIO在每个网络中与任意控制面板之间通信时产生的发送错误的次数。如果一个或多个面板不能通信, 则该数字会持续递增。

(4) 在网络监控器界面内检查多余否定应答数, 多余否定应答数是显示屏和CIO从网络中其他面板接收到的多余否定应答的次数。如果显示屏和CIO尝试与网络中的某个面板通信, 而该面板太忙, 那么显示屏和CIO则接收NACK, 如果持续发生4次, 则多余否定应答数开始计数。这种情况不会影响网络的性能。

(5) 在网络监控器界面检查控制网络, 各节点无非零值。如果“网络0”和“网络1”中均出现“×”, 则表示面板正在进行硬件级别的通信。如果“网络0”和/或“网络1”中显示空白, 则说明该面板或网络中存在通信问题。

(6) 按压诊断按键, 进入事件日志界面, 检查事件内是否存在网络故障信息。根据故障代码的提示, 初步判断通讯中断的原因。

(7) 进入网络监控器通讯监控界面, 检查与PTP、ESW连接的控制面板是否显示绿色。如果显示黄色, 则表示网络降级运行。如果显示红色, 则表示网络严重故障。

3 典型故障分析及排查方法

在HXN5型机车试验和用户运用过程中, 多次发生通讯中断而造成机破, 给用户带来了巨大的损失。由于控制部分为GE非转让项目, 对控制面板或网络线没有检测的手段, 在网络故障排查方面, 只能不断地摸索。通过对600多台机车的新造、返厂修及两年检和试验, 不断地积累和总结经验, 对典型故障形成了一套处理方法。

3.1 智能显示屏故障处理

现象描述:机车运行中显示器屏幕左上部信息栏提示“请重新闭合BCCB断路器, 显示器显示英文字母”;事件记录内故障代码频繁出现以下提示: (以第3显示器故障为例) 11-5506 SDIS1与SDIS3的数据网通讯丢失, 11-5510 SDIS2与SDIS3的数据网通讯丢失。

处理方法:①检查EC面板后的3号智能显示屏断路器是否断开, 如断开, 将断路器闭合。检查显示界面是否故障消除, 如无, 进行下步操作;②断开BCCB断路器, 再重新闭合, 待显示器重启后检查故障是否消除, 如无, 进行下步操作;③机车停机进行大复位:微机断电并断开蓄电池闸刀、断开维护闸刀, 检查显示器、各断路开关、维护闸刀线路是否存在异常;④重新上电, 待显示器重启后检查故障是否消除, 如故障仍然未消除, 则更换相应的显示器, 并对显示器进行软件重载。

3.2 对失效网络电缆的故障排查

现象描述:机车自负荷试验时, 机车网络状态在8挡时发生通讯异常, 显示屏上某些信息显示“***”, 机车网络界面配置计数一直飞升。

处理方法:

(1) 使用短接插头或终结插头来构造一个小网络。将所有网络电缆连接在一起, 只在环路中留下3个面板, 在CIO的CIO-WB处装上一个短接插头或终结插头。具体连接方法如图1所示。

(2) 从最后一个面板开始, 逐渐移动终结器, 检查配置计数是否停止。

(3) 将配置计数停止前的网络线从小网络中剔除, 如网络配置正常, 则表示故障网络线已找到。

(4) 临时替换刚排查出的网络线缆, 恢复网络连接, 检查网络状态是否正常。

(5) 启机自负荷8挡30 min, 检查机车通讯是否保持正常, 如正常, 则将故障线缆去除, 并将新网络线缆按照布设要求安装到机车上。

3.3 对失效控制面板的故障排查

现象描述:机车通讯网络故障发生后, 通过线缆替换未能恢复网络状态, 则认为网络线路正常, 可能是网络中的模块存在故障。

处理方法:根据网络节点连接图 (见图2) , 将控制面板逐个从网络中脱离:①逐步断开各面板的电源, 使得该面板在网络中去除该节点, 通过将该面板的ARCNet网络电缆连接在一起, 使得该面板在网络中旁路;②检查重新配置数是否增加, 如在脱离了某个模块后网络配置数量继续递增, 则可以排除对该面板的怀疑;如果旁路该面板后网络配置数量不再增加, 则认为该面板故障;③将故障面板替换后, 重新安装程序, 检查网络是否恢复正常。

HXN5型机车更换控制面板后的重新装载方法:①显示器登陆二级界面, 检查显示器内机车配置界面控制面板的软件版本与所需版本是否一致;②如果版本号不一致, 则等待显示器界面出现“选定部件重载”或“全部重载”对话框后, 按键“选定部件重载”或“全部重载”进行操纵;③重载操作完毕后, 关闭蓄电池充电及微机断路器BCCB, 显示器断电灯熄灭后等待2～3 min, 重新闭合蓄电池充电及微机断路器BCCB, 登陆显示器二级界面, 检查显示器内机车配置栏面板软件版本匹配。

3.4 第三方设备电源RPS故障处理

第三方设备电源RPS是为网络控制面板AAP、PTP、ESW、GPS提供15 V电源的, 如果RPS故障, 也会引起网络面板不工作, 从而造成通讯故障。

现象描述:机车运行过程中, 机车3只显示屏都无法开启, 网络无法建立。

处理方法:①检查EC面板上断路器BCCB是否断开;②检查EC面板后3只智能显示屏断路器是否断开;③检查第三方设备柜内协议转换器PTP、ESW、AAP、GPS等电源灯是否亮。如不亮, 则判定第三方设备电源RPS电源故障;④检查RPS电源灯是否亮。如亮, 检查RPS电源输出15 V是否正常;如不亮, 用万用表检查RPS输入端是否有电压, 如有则更换RPS面板, 如无, 则检查相关线路;⑤电源故障排除后, 重新上电检查机车网络状态。

4 其他与网络面板控制相关的故障处理

4.1 电气线路故障的处理

电气线路的正确与否也会影响网络中控制面板的运用, 根据具体的故障现象, 对照原理图检查相关的线路。

现象描述:机车软件无法安装, 程序下载时CIO内冒烟。

处理方法:①对照线路图检查接线, 发现散热器室二极管正负接错, 造成CIO背板短路烧损;②按图纸纠正二极管的安装方向和接线;③更换CIO, 重新下载程序。

4.2 逻辑电源LPS故障处理

LPS电源是为网络中控制面板CIO、TMC、DBM等提供电源的, LPS的工作状态会影响网络控制。

现象描述:试验转向时, 1位电机无牵引力。

处理方法:①根据电路图检查1位电机速度传感器线路及逆变器电路;②发现逻辑电源LPS的连接器3～12缩针;③恢复缩针, 重新试验转向, 牵引力恢复正常。

4.3 全球定位单元GPS故障处理

现象描述:机车微机显示屏监控器内GPS追踪卫星数量为零, 事件日志内时间不正确或无时间显示。

处理方法:①检查三项设备柜内GPS天线接收器上的显示灯是否正常, 检查GPS天线是否存在缺陷;②更换GPS天线接收器和天线后, 检查显示监控器内GPS追踪卫星数量, 超过1就表示GPS天线工作正常。

4.4 事件记录仪ER故障处理

现象描述:事件记录内记录故障代码40-0002, ER事件记录仪不能通信。

处理方法:打开三项设备柜门, 检查ER模块上工作灯状态, 如为红色, 则更换ER。

4.5 通讯管理单元CMU故障处理

现象描述:事件记录内记录11-5250, 与数据采集器失去通信;机车显示器网络界面显示CMU连接黄色。

HXN型内燃机车篇7

1 连杆切断原因分析

1.1 活塞组

(1)活塞环与活塞顶积碳严重,过多的积碳造成活塞环粘接或咬死在环槽内,同时积碳是一种硬质磨料,会在活塞上下运动过程中造成气缸壁纵向拉伤,导致活塞环与缸套拉伤,如图1所示。

(2)活塞在缸套内上下正常运动时承受高速、高压、高温影响,由于受力原因,活塞裙在缸套内的运行轨迹不是一个完整的圆,造成了局部润滑冷却机油不充足,使活塞裙部散热不均匀,导致活塞在缸套内局部半干摩擦而拉伤,如图2所示。

1.2 润滑油不良

(1)机油稀释。当机油的粘度下降到报废极限时,油膜的承载力就达不到要求,造成相互运动零件摩擦副磨损,时间一长就导致拉缸。机油稀释的主要原因是未完全燃烧的燃油渗透到机油内,造成机油的粘度迅速下降。一般情况下,燃油进入机油有几个通道:①喷油器雾化质量差,造成部分燃油在气缸内燃烧不完全,通过活塞与缸壁之间的间隙渗入到油底壳的机油内;②加强套与气缸盖结合面燃油回油孔密封不好;③高压喷油泵回油腔与加强套配合面密封不良。

(2)机械力致机油老化。机油受到柴油机各运动副的剪切,机油分子在切变作用下造成机油粘度下降。

(3)柴油机出口的润滑油温度过高(泵出口温度大于104.4℃)。柴油机润滑油温度长期高于正常温度时,会使润滑油粘度下降,压力也下降,油膜建立困难,运动副摩擦加速,使活塞、缸套润滑冷却性能降低,造成活塞与缸套拉毛。长期机油润滑不良会进一步升级到拉缸、抱缸、咬死,活塞裙碎掉下切断连杆,导致活塞头顶分离、连杆切断、机体打坏、曲轴损坏,如图3所示。

1.3 操作不规范

司机未按操作规程操作柴油机。各种柴油机的发动有其严格的操作程序,HXN5型机车每次启动柴油机前应先启动辅助滑油泵,启机时机车柴油机末端压力至少大于30 kPa,泵油时间不少于50 s。当冬天启动柴油机时,特别是在北方,由于天气寒冷,机油粘度大,压入各轴与轴承之间未建立起有效的承载油膜,达不到良好的润滑,轴与轴瓦经常在半干摩擦状态相互运动,造成磨损,这种磨损在柴油机冷机启动和转速比较低时尤为严重。随着这种不按规程发动次数的增多,轴与轴瓦的配合间隙随之增大,润滑油超前过量,从轴与轴瓦间隙中流出,造成了末端油压降低,润滑冷却活塞的油量下降。活塞与气缸的摩擦热增加,活塞膨胀量增大,使活塞与缸套润滑油膜被破坏,产生局部干摩擦。活塞与缸套相互拉毛,进一步升级为拉缸、抱缸咬死,直到活塞头、体、裙分离,掉下切断连杆。

2 预防措施

2.1 针对活塞组方面的原因造成连杆切断的预防措施

(1)组装或检修时需检查活塞环的侧隙,第1道环侧隙为0.17～0.30 mm,第2道环侧隙为0.11～0.225 mm,第3道环侧隙为0.05～0.165 mm,不符合要求的活塞环需更换。

(2)修正活塞裙部尺寸,保证活塞在缸套内上下正常运动时,活塞裙在缸套内的运行轨迹是一个完整的圆。

2.2 针对润滑油不良造成连杆切断的预防措施

定期检查机油粘度是否符合要求,当发现机油粘度下降过快时,立即停机检查,查找造成滑油压力低的原因。

(1)尽量避免柴油机长时间在低速空载工况下运转;

(2)检查喷油器的雾化质量和喷射压力,更换不符合要求的喷油器;

(3)检查喷油泵下面回油腔的密封件,有损坏的应更换。

2.3 针对不规范操作造成连杆切断的预防措施

(1)司机上车启动柴油机前,应严格按照HXN5型机车柴油机启动操作规程进行操作。同时注意:①启动前油、水温度不低于5℃;②加载时油、水温度不低于60℃;③环境温度不低于20℃。

(2)需保证柴油机进口润滑油温度及高温水进口温度控制在正常工作范围内:机油进口温度为78～82℃,高温水进口温度为72～75℃。

2.4 开展连杆在线无损检测项目及时发现连杆裂纹

在所有预防措施都到位的前提下,采用无损检测手段对在役连杆进行实时监控,具体方法为:

(1)用连杆实物制作人工缺陷实物试块,人工缺陷用线切割方式加工,开在靠近小头端杆身侧面筋上,深度为1 mm和0.5 mm各1个;

(2)将表面波探头置于连杆大头端筋上,探测大头端人工缺陷,找出1 mm反射波,保证始脉冲后延对准零刻度,将1 mm反射波水平位置放在第5格位置;找到0.5 mm深人工缺陷反射波并调至50%波高,增益2～4 dB即为探伤灵敏度;

(3)打开机体连杆位置侧盖,将连杆大头端盘至筋手可触摸处,在该部位涂上机油做耦合剂,探头置于筋上,用于探测杆身疲劳裂纹。

该探伤技术可以在连杆不解体状态下对连杆杆身疲劳裂纹进行监控,及时发现已产生损伤的连杆,避免造成更大的破坏。

3 结论

HXN型内燃机车篇8

为适应铁路事业的发展, 实现铁路货物运输长交路、重载, 我国于2009 年初通过技术引进开始了HXN5型大功率内燃机车的制造和国产化工作, 哈尔滨铁路局配属300 余台, HXN5型机车已经成为哈尔滨铁路局货物运输牵引动力的主力, 在铁路运输中发挥着巨大的作用。

经过几年来的运用, HXN5型机车相继发生了柴油机碾瓦故障, 不但严重干扰运输生产秩序, 也为机车制造厂和哈尔滨铁路局双方带来了巨大的经济损失。因此, 齐齐哈尔机务段根据段内实际情况及检修能力对柴油机碾瓦故障进行了分析。

2 现状分析

自2011 年1 月1 日至2012 年12 月31 日, 齐齐哈尔机务段HXN5型机车出现柴油机碾瓦故障13 件, 具体如表1 所示。

( 1) 按故障部位处所统计: 第3 位主轴瓦碾瓦8件; 第5 位主轴瓦碾瓦3 件; 第1 位主轴瓦碾瓦1件; 早期发现机油滤芯有碾片1 件。

( 2) 按修后公里统计: 季检和年检修后在启机交车机能试验过程中“零公里”碾瓦故障发生6 件, 其中2011 年修后“零公里”2 件, 2012 年修后“零公里”4 件, 修后走行5 000 km以内3 件, 超过5 000km的为4 件。

3 原因分析

通过数据统计可以看出第3 位主轴瓦发生碾瓦故障共计8 件, 占总件数的61. 5% , 故对此位置进行重点分析和研究。

从柴油机润滑方式分析, 润滑油流过凸轮轴润滑凸轮轴轴承, 从凸轮轴轴承出来的润滑油, 在机体内分成3 路, 其中一路通向曲轴主轴承, 并通过曲轴内的斜钻孔流向曲柄销和连杆轴承, 然后通过连杆内油孔到达活塞销, 再由此流经活塞销座到达活塞头, 最后返回曲轴箱, 若相关的油路不畅通或堵塞则会使柴油机碾瓦, 因此油路不畅通或堵塞是造成柴油机碾瓦的原因之一。

从修程上分析, 修后“零公里”故障机车达到了6 台, 如此高的故障率, 分析认为是修前更换滤芯导致机油滤清器原充满机油的空间变成了空气筒, 经过对故障机车滤芯的解体检查, 并没有发现滤芯本身存在缺陷或堵塞, 排除了检修中的清洁度问题, 因此分析认为启机前在预润滑柴油机机油系统时, 滤清器内的空气随油被带入到了柴油机管路内, 同时由于润滑方式是从凸轮轴经机体油道从上到下将油和空气压入油道内, 不利于空气的排出, 曲轴处于润滑系统的末端, 造成机油系统内夹有空气, 没有对柴油机各油隙进行充分的机油润滑, 使柴油机在转动时处于瞬间缺油的干摩擦或半干摩擦状态, 是造成柴油机碾瓦的一个主要原因。

4 应对措施

( 1) 结合实际编制了《HXN5型机车更换机油滤芯作业指导书》, 对进入修程的机车在卸油、换滤芯、预润滑作业等方面进行了进一步规范, 严格按照技术要求落实。

( 2) 机车季、年检后, 在柴油机启机前进行滑油泵自测试, 可以对柴油机润滑起到有益的作用, 制定《防止机车柴油机碾瓦故障的技术措施》。

( 3) 做好机车修程前后的放油、加油及自测试的各项工作:

①HXN5型机车加入修程进入检修库后, 由整备车间作业人员进行放油作业, 负责打开柴油机左侧1 ~ 8 缸曲轴箱检查孔盖, 待油底壳内机油放净后, 确认油底壳内无异物;

②在整备作业人员放油过程中, 检修车间作业人员将机油滤清器回油阀打开, 使机油管路内机油及时回流到油底壳, 然后按照工艺要求更换机油滤清器滤芯, 更换完滤芯后, 由检修作业人员及时将机油滤清器回油阀关闭。滤芯更换完毕后由整备作业人员重新加入合格的新机油, 油位保证在上刻线20mm左右;

③在整备作业人员加油完毕及检修作业人员更换滤芯完毕后, 由检修车间作业人员做启机前的机油预润滑自测试, 不少于3 次, 每次不少于5 min, 自测试时, 观察显示器机油压力显示值, 应不低于15 k Pa;

④对机油更换完毕的机车做好启机前的自测试工作:

第1 次自测试: 检修作业人员应确认机油滤清器回油阀关闭后, 方可进行机油预润滑自测试。测试时, 观察柴油机各缸应从活塞、缸套处大量泄油;如果某一缸没有泄油, 应持续进行自测试观察, 直到泄油为止, 如超过5 min仍然不泄油时, 通知专业技术人员进行鉴定;

第2 次自测试: 当各缸均正常泄油后, 安装曲轴箱检查孔盖, 然后进行第2 次自测试 ( 与第1 次自测试结束时间间隔不少于1 min) 。

第3 次自测试: 进行第3 次自测试 ( 与第2 次自测试结束时间间隔不少于1 min) , 2 次自测试停留1min的目的是将管路中不易排出的气体迅速释放, 以利于第2 次排放。

3 次自测试完毕后, 做好各项记录, 并通知整备车间作业人员移车, 将机车移到库外后做好防溜措施, 进行启机试验, 启机后油位须在油尺下刻线以上20 mm左右, 水位在水表上、下刻线之间, 待油水温度大于60 ℃时, 方可进行加载作业。