DF4A、DF4B型机车传动轴断裂的分析与处理

维普资讯 http://www.cqvip.com 现场经验　铁道机车车辆工人　第１０期２００７年１０月　文章编号：１００７—６０４２（２００７）１０—０００８—０４　ＤＦ　Ａ、ＤＦ　。型机车传动轴断裂的分析与处理　苏永军　（中国南车集团洛阳机车厂　河南洛阳　４７１００２）　摘要：对ＤＦ　、ＤＦ４Ｂ型内燃机车传动轴断裂这一惯性故障，从设计、检修工艺　方面进行了分析，并提出了改进措施　关键词：传动轴断裂；故障分析；改进措施　中图分类号：Ｕ２６２．３　文献标识码：Ｂ　１　问题的提出　中国南车集团洛阳机车厂曾收到ＤＦ　、ＤＦ　型内燃机车传动轴断裂的　反馈，虽然只是偶有发生，但属“机破”恶性事故，将严重影响机乍运行安　拿，为此，经长时间跟踪ＤＦ　、ＤＦ　型内燃机车传动轴检修的全过程，并查　阅大量ＤＦ　型内燃机车的有关技术资料，对这一故障现象进行了认真的分　析和探讨。　ＤＦ　、、ＤＦ　型内燃机车传动轴的花键轴端直接插入柴油机齿轮箱内的　花键套（嵌入长度应保持ｌ　３０：　。ＩＩ１ＩＩ１），“十字销”端通过弹性套｝主销联轴器　（口『吸收柴油机传导过来的部分扭振，以降低齿轮传动的冲击载荷）与静液　压　速箱连接：传动轴的作用是把柴油机的动力（扭矩）传到冷却系统去，　其质量的好坏对机车的运行有着至关重要的影响。传动轴主要由空心轴组　件和花键轴组件组成并由两个法兰联接在一起：　空心轴组件主要由轴承盖（２个）、万向　总成、万向节叉头、空心轴、中　问法　等绀成，其结构足万向节义头与『｝Ｉ问法羔分别焊接空心轴的两侧：　化继轴组件主曼由中间法兰、仡键轴和防尘　等组成，其结构是中　法兰焊　接　化键轴空心端　早期的万向节总成为滑动体结十勾．俭修困难且使Ｊ丰ｊ夺　命　高。现采用了新型万向节总成，其为双排网柱滚动体结构，按厂　修标　准，厂修时须全部更新　２断裂的几种情况　（１）传动轴万向节义头Ｒ６０　Ｉ１１ＩＩ１球窝内强度最薄弱处或Ｄｌ３０　１１）Ｉｌｌ端丽　Ｒ一　维普资讯 http://www.cqvip.com

现场经验　铁道机车车辆工人　第１０期２００７年１０月　根部断裂，主要是由于该处内部存在原始裂纹或其内档设计尺寸１２０：　１　４　ｍｍ超限所致。　（２）传动轴中“十字销总成”中部断裂，主要是由于其质量不过关或组　装不当造成的（如短时间运用后“十字销总成”游隙过大等等）。　（３）万向节叉头和空心轴连接处焊缝断裂（撕开），主要是由于该处内　部存在原始裂纹或修复过程中焊接质量不过关造成的。　３检修措施　（１）传动轴检修中须对花键轴、空心轴、轴承盖（两个）、万向节又头和　中间法兰（两个）进行磁粉探伤，各探伤件不得有裂纹，若原焊缝出现裂纹　应补焊，其他部位出现裂纹应报废。如果探伤不彻底或微小裂纹漏检，将为　传动轴断裂埋下隐患。　（２）传动轴检修中“十字销总成”应全部更新，同时应保证“十字销总　成”本身的质量：厂外发生过十字销断裂的事故须引以为戒。　（３）空心轴组件的万向节叉头部位，是传动轴整体结构中强度最薄弱　的部位。其内档设计尺寸为１２０　１　４　ｍｍ，此尺寸如果超限，易造成该部位　在运用中突然断裂。　（４）将空心轴组件和花键轴组件两部分连接在一起的６根精度为８．８　级的紧固螺栓，是传动轴整体结构中强度较薄弱的部位。两中间法兰在装　配前６一ｐ１７Ｄ　ｍｍ螺孔应同铰，以保证两部分的间轴度　若中间法兰　螺栓孔径向尺寸超限，则会在螺栓与螺栓孔之间形成间隙，螺栓易切断。另　外６个紧固螺栓检修过程中不进行探伤检查，只进行外观检查，长时间使用　后的紧固螺栓易造成疲劳裂纹。　（５）传动轴组装过程中应当注意，使花键轴任一键宽（６：　ｍｍ）的中　心线与万向节又头销孑Ｌ轴线处于同一平面内，允差±１．５　ｍｍ。此项标准如　果超差将导致“十字销总成”过早损坏（断裂）。　（６）传动轴两部分组装后应保证：　①测量花键轴部分对公共轴线的径向圆跳动不大于０．０８　ｍｍ。　②测量空心轴部分对公共轴线的径向圆跳动不大于１　ｍｍ。　③又头法兰端面对公共轴线在　１６０　ｍｍ处的端面圆跳动不大于０．１　Ｉｎｍ。以上三项针对公共轴线的位置公差如果超差，传动轴运用中将造成振　９．——　维普资讯 http://www.cqvip.com

现场经验　铁道机车车辆工人　第１０期２００７年１０月　动、异音、柴油机齿轮箱内的花键套偏磨等等：如果处珲不及时将最终导致　传动轴破损、断裂　（７）传动轴处于工作状态时，应保证花键轴端与柴油机花键套嵌入长　度应保持１３Ｏ：５　ｍｍ。若嵌入长度过长，则有可能与柴油机内部接磨。若嵌　入长度过短，则花键轴工作长度过短引起强度不够，易造成花键轴滚键、断　裂＝　（８）传动轴装车前花键轴部位应涂以适量的铁标滚动轴承Ｉ型锂基润　滑脂　另外在运用前应对传动轴进行整备，即用专用油枪从４个油杯注入　铁标滚动轴承Ｉ型锂基润滑脂，直至润滑脂从外部边缘溢出：　４　设计及工艺方面的原因　根据近几年＿ｒ解到的情况发现，传动轴的断裂部位主要发生在万向节　叉头内档薄弱部位及万向节叉头与空心轴的焊缝处。焊缝处的裂纹一般都　从塞焊处开始沿圆周方向延伸，直至环焊缝全部开裂。万向节叉头内档薄　弱部位的裂纹一般是预先存在微小裂纹或微小沙眼，在运用过程中逐渐扩　大达到一定程度后突然断裂：根据断裂情况，对照传动轴图纸（图号为：　ＤＬＪ６—０６—０３—０００—１），认为传动轴的断裂原因既有设计方面的小足，也　有焊接工艺方面的缺陷。　根据万向节叉头图纸（图号为：ＤＬ］６—０６—０３—００２）和空心轴图纸（图　号为：ＤＬＪ６—０６—０３—００３）可计算、推断出以下几点不足：　（１）万向节叉头与空心轴用嵌入法组装再焊接成组件时，两者的配合　面仅是２１　ｍｍ长直径０７８　ｍｍ的圆柱面。由于万向节叉头嵌入部位有２　ｘ　４５。的倒角，造成实际配合面长度仅剩１９ｍｍ；　（２）根据图纸设计本意，空心轴用于嵌入万向节义头的０８９　ｍｍ圆周ｆ：　均布４个０１０　ｍｍ塞焊孔，目的是加强其与万向节叉头之问的连结强度。　南丁　向　义头端部存在２　ｘ　４５。倒角，使两者装配到位后留有一个类似月　牙ｌ　的　隙，这个空隙极易造成塞焊的的焊不透，而且使用常规检查方法无　法检查；　（３）夺心轴选用的原材料为无缝钢管１０，外径８９　ｍｍ，内径６９　ｍｍ。空　心轴卜与叉头相配合的内径尺寸为７８０　ｍｍ，图纸上从内径６９　ｍｍ到　７８　“”。ｍｉｌｌ没有设计圆弧过渡　受交变应力的传动轴在该处很容易产生应　一１０—　维普资讯 http://www.cqvip.com

现场经验　铁道机车车辆工人　第１Ｏ期２００７年１０月　力集中，这是传动轴断裂的重要因素之一。　传动轴检修中如需更换万向节叉头、中间法兰或花键轴进行焊接的，现　本厂焊接工艺全部采用手工焊接，焊接温度高，而且无保温措施，焊接应力　不能充分消除。传动轴在运行时，塞焊处总比环焊处先受力，加上残留的焊　接应力，使塞焊处首先产生裂纹，导致传动轴断裂。　５　改进建议　５．１焊接工艺方面　（１）改变焊接方法。根据有关资料显示，部分传动轴制造厂家（如中国　南车集团戚墅堰机车车辆厂）的焊接方法已由手工焊全部改为ＣＯ　气体保　护焊。　（２）焊接后采取保温措施，如夏天施焊后采用石棉保温，冬天施焊后采　用木炭加热保温。使焊接部位缓慢冷却，以消除焊接热应力。　（３）加宽万向节叉头与空心轴之间的环焊缝宽度（建议向两侧扩展１　ｍｍ）以弥补实际配合面长度不足的问题。　５．２图纸设计方面　（１）加长万向节叉头与空心轴之间的实际配合长度，建议增加５　ｉｎｍ以　上，为空心轴增加壁厚创造条件：　（２）在加长万向节叉头与空心轴之问实际配合长度的基础上，减小配　合部位的直径尺寸，以达到增加壁厚的日的。　（３）在空心轴图纸上原设计从内径６９　ｍｍ到口７８　ｍｍ没有圆弧过　渡，容易造成应力集中。建议将此处改为Ｒ２　ｍｍ的圆弧过渡，以避免应力　集中：　（４）为了彻底消除焊接残余应力造成的应力源，国内部分机车制造厂　家（如中国南车集团戚墅堰机车车辆厂）已将空心轴口８９　ｍｍ圆周上的４个　口１０　ｍｍ塞焊孔取消。口　收稿日期：２００７—０７一ｌ６