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电力机车受电弓故障处理与检修

  第1章 绪论

  工程实践表明,弓网关系是目前制约我国高速铁路发展的瓶颈之一,而弓网电弧是弓网关系中需要解决的核心问题。在电气化铁道中,接触网是指架设在轨道上方沿线向机车提供电能的电力传输网,受电弓是电力机车从接触网上获取电能的装置;弓网电弧是指受电弓在接触线上滑动运行过程中,由于接触线的不平顺、接触网的振动、受电弓弓头的振动、轨道的不平顺等多种因素的影响,在相对高速接触运动中分离而产生的气体放电现象。其中受电弓的结构及滑板质量与材料也是影响受流质量的一个关键因素,而受流质量又直接关系到弓网电弧的产生。弓网电弧的危害除了使车载电器承受高频振荡过电压外,还会烧蚀接触线,轻则缩短其使用寿命,重则使之烧断,酿成重大事故;同时,在电弧的作用下,受电弓滑板会加剧磨损,缩短其使用寿命,增加维护工作量。我国于2006年7月4日在胶济线上的试验录像资料显示,当高速动车运行速度达到200kln/h时,弓网电弧极为严重,成为阻碍列车速度继续提高的直接原因,因而研究性能优异的受电弓,改善受电弓的跟随性能,寻找抗受流磨损性能更好的受电弓滑板材料,对促进我国高速铁路的发展具有重要的意义。随着我国经济社会的快速发展,高速电气化铁道将得到迅猛发展,我国计划在“十一五”期间建设高速客运专线9800mk,其中超过300km/h的线路就有5457klll。本文通过对现在国内外受电弓在机械和材料上的发展介绍,说明了在如此大规模的高速电气化铁道建设中仅靠机械和材料改进是远远不够的,还需综合利用电气、机械和材料技术解决弓网电弧问题,才可能达到良好的效果。这方面的研究才刚刚起步,因此,在现有的机械手段基础上,应结合弓网电弧的电气特性,细致研究弓网电弧的强度和危害,从而抑制和消除高速铁路弓网电弧的危害,减少因弓网故障造成的行车事故,为我国电气化铁道向更高速度发展奠定坚实的理论基础。

  1.1 受电弓的概述

  1.1.1受电弓

  受电弓是靠电力驱动的轨道车辆从接触网或第三轨获取电能的一种受流装置,受电弓是一种安装于车顶的受流器。电动轨道车辆包括城市交通运输用的无轨电车,有轨电车地下铁道电动客车;铁路干线牵引列车用的电力机车以及城际交通用的电动车组等。根据它们运行条件的不同,所用的受流器也有所不同。

  根据受流器的形状与作用原理的不同,受流器可以分为以下几种类型;

  集电杆——常用于城市无轨电车;

  弓形受流器——常用与城市有轨电车;

  旁弓——常用与矿区内城市轨道交通车辆;

  集电靴——常用于地下铁道的第三供电方式;

  受电弓——用于铁路干线牵引列车的电力机车以及采用接触网供电的地下铁道和轻轨车辆等。

  1.1.2 受电弓的组成

  如图所示,DSA-350型受电弓主要由底架、阻尼器、升弓装置、下臂、弓装配、下导杆、上臂、上导杆、弓头、滑板及升弓气源控制阀板等机构组成。升弓装置安装在底架上,通过钢丝绳作用于下臂。上臂和弓头由较轻的铝合金材料结构设计而成。

  1-底架;

  2-阻尼器;

  3-升弓装置;

  4-下臂;

  5-弓装配;

  6-下导杆;

  7-上臂;

  8-上导杆;

  9-弓头; 10-滑板

  1. 底架:通过支持绝缘子和3个安装座将受电弓安装到车顶上。底架上有3个电源引线连接点和升弓用气路,还装有自动降弓用快速排气阀、试验阀和自动降弓用关闭阀。

  2.阻尼器:装在底架和下臂之间,它使得机车运行速度变化大时受电弓和接触网压力变化不大。

  3.升弓装置:升弓装置是受电弓的动力装置,由气囊式气缸和导盘组成,其导盘通过钢索连接在下臂钢索轨道上,进气时气囊胀大,推动导盘向其前方运动,导盘和钢索轨道间拉紧的钢索带动下臂绕轴向上转动,受电弓升起。排气时气囊式气缸回缩,受电弓降弓。

  4.下臂 为钢管支撑受电弓重量,传递升弓力矩,其长度决定了受电弓的工作高度。其一端固定在底架上,另一端通过铰链和上臂相连。其上设有钢索导轨,通过钢索和升弓装置相连,升弓装置带动下臂绕轴转动。其内有空气管路,通过管接头和软管连接,作为自动降弓装置气的路。

  5.弓装配:在受电弓落弓时起防护弓头的作用。

  6.下导杆 分别接在上臂一端和底架上,用于调整最大升弓高度和滑板运动轨迹。

  7.上臂 为铝合金框架,用于支承弓头重量,传递向上压力,保证受电弓工作高度。

  8.上导杆一端接在下臂,另一端接在弓头支架的幅板下方,其作用是调整滑板在各运动高度均处于水平位置。

  9.弓头:弓头安装在受电弓框架的顶端,直接与接触网接触,汇集电流。它主

  要由滑板座、幅滑板、4个拉伸弹簧、2个横向弹簧及其附属装置组成,如下图。两个滑板座与两个幅板相连,组成相对坚固的弓头支架。弓头支架垂悬在4个拉簧下方,两个横向弹簧安装在弓头和上臂间,滑板安装在弓头支架上。这种结构使滑板在机车运行方向上移动灵活,而且能够缓冲各方向上的冲击,达到保护滑板的目的。

  10.滑板中有气腔,同有压缩空气,如果滑板出现磨损到限或断裂时,自动降弓装置发生作用,受电弓会迅速自动降下。更换滑板后,要重新启动自动降弓装置。 铰链机构:由两个四铰链机构组成。下部四铰链机构由下臂、上臂的T形部分、推杆和底架组成,其作用是当下臂转动角Φ角时使弓头上升或下降并保持其运动轨迹基本上为一铅垂线。上部四铰链机构由上臂框架部分、弓头导杆及弓头支架组成,其作用是使滑板在整个运动高度保持水平状态。

  1.1.3 受电弓的作用

  受电弓的框架保证了弓头相对于底架在垂直方向运动。由于弓头运动方向垂直于车辆运行方向,因此车辆的运行方向对受电弓与接触网之间的接触压力不产生影响,受电弓可以满足车辆的双向运行要求。

  受电弓弓头及滑板应安装在车体中心线上尽可能靠近驱动轮的位置。

  受电弓采用气动工作方式。对受电弓持续供以压缩空气,压缩空气作用于受电弓的两个升弓气囊,则受电弓升起,并最终使弓头与接触导线保持在规定的接触压力。作用于气囊的控制压力要求具有很高的精度(0.01bar),它通过安装于受电弓底架上的气阀箱内的调压阀、节流阀等控制元件来调节和实现。

  关闭对受电弓的压缩空气供应,则受电弓靠自重降下。

  受电弓气路系统有任何故障时,受电弓自动的降下。

  受电弓弓头采用了弓头悬挂装置的设计,因此弓头具有一定的自由度。接触线高度方面较小的差异通过弓头悬挂装置进行补偿,较大的差异,例如通过桥梁和隧道时,则通过受电弓铰链系统进行补偿,因此受电弓可随接触线的不同高度而自由地变换其高度来保持两者之间接触压力的基本恒定。

  1.1.4 受电弓的主要技术要求

  为有效减少因受电弓不良引发的弓网故障,要求运用机车受电弓必须达到以下技术要求方可出库。

  一、基本技术要求

  1、额定工作电压:25KV

  2、额定工作电流:600A

  3、额定工作气压:500KPa

  4、最小“升弓气压:375KPa

  5、工作高度范围:400、1900mm

  6、最大升弓高度:2400±20mm

  7、升降弓时间(在气压500KPa、升弓高度1900mm下)

  升弓时间:不大于8S

  降弓时间:不大于7S

  8、工作高度范围内接触压力差:

  接触压力70±1510N。

  9、滑板直线部分长度:不大于12500mm,滑条原形厚度10mm。

  各段电力机车必须按路局要求使用铜基冶金粉末滑板,严格禁止铝滑板和自带润滑济的铜基冶金粉末滑板装车使用。

  二、运用机车受电弓库内技术要求

  1、各部给油堵齐全,不缺油。

  2、各穿销、开口销齐全、锁闭良好,无严重锈蚀。

  3、滑板:

  3.1、滑板与滑条接触面无严重腐蚀及电腐蚀、空洞及凸凹不平等。

  3.2、托架及诱导角无严重变形、无裂纹。

  3.3、滑条不得有严重缺损,安装螺栓紧固,平垫、弹簧垫齐全,螺栓不得凸出滑条平面。

  3.4、滑条接缝处应平整、密贴,滑条间隙不大于1mm,滑条与诱导角间隙不大干2mm,滑条厚度合符要求(3mm禁用)。

  4、弓头架:

  4.1、支架弹簧无变形、折损或严重锈蚀。

  4.2、穿销与滑动拉杆内磨耗量不大于2mm,穿销无偏磨。

  4.3、框架无变形、扭曲、裂损和严重锈蚀。

  4.4、导轨及轴销灵活、不缺油。

  4.5、三角板紧固无裂纹。

  5、均衡臂及底架:

  5.1、均衡臂转动灵活,无严重锈蚀。

  5.2、均衡臂及底架无变形、无裂纹。

  5.3、上框架、平衡杆、底座各臂杆件无严重锈蚀和裂纹。

  6、分流线齐全,缺损不大于10%。

  7、支持瓷瓶清洁、表面缺损面积小于3Cm2,可涂绝漆处理。

  大于3Cm2时,涂绝缘漆处理经试验合格后方可使用。

  8、瓷瓶安装螺栓紧固,因爬电烧伤面积大于100Cm2应涂绝缘漆外理。

  9、升弓弹簧及调整螺杆、螺母不得有严重锈蚀。

  10、缓冲阀、风缸、风管接头等无漏泄。

  11、铰链及饺链座不缺油、无裂纹,调整螺栓紧固良好。

  12、受电弓降下时应平稳落在两止档上。

  三、弓网动态检测装置作用正常。数据记录、转储正常,各传感器坚固、无松动。

  检查发现问题,由检查人员通知乘务员或保养人员,填写“机统-6”小票,故障处理后经检查人员确认方可出库。

  1.2 工作原理

  1.2.1 受电弓气路原理

  升弓:电路条件为升弓使能及司机操纵台升弓按钮按下;气路条件为压缩空气压力达到最低升弓压力。压缩空气由辅助空压机或储风缸经过受电弓阀板均匀进入气囊或传动气缸,活塞推动杠杆使下臂杆转动,同时下拉杆作用于上框架和弓头,受电弓均匀上升,并同接触网接触。

  降弓:传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气,在降弓弹簧作用下,克服升弓弹簧的作用力,使受电弓迅速下降,脱离接触网。

  第二章 受电弓的常见故障

  2.1 受电弓横向偏摆过大

  由受电弓弓头中心与转向架回转中心之间的偏差引起。偏差增大,机车运行时由于受电弓横向摆动有可能使其脱离接触导线,造成刮弓事故。因此,适当加长弓头长度,在一定程度上保证在较大的偏摆下,受电弓不致于滑出接触导线。

  2.2 受电弓降弓不到位

  可能由于受电弓静态接触压力变大引起。如果接触压力正常应检查扇形板最右侧调整钉是否过高。使降弓时升弓弹簧反作用力矩过大.也可考虑适当调节传动绝缘子上的拉杆长度增加降弓弹簧的降使降弓到位。另外,传动气缸安装位置偏差以及降弓弹簧出现较大的残余变形等都弓不到位的问题。

  2.3 刮弓故障

  由于接触网的悬挂问题,会出现刮弓故障,这种故障使受电弓损坏十分严重时达到不能修复的地步。刮弓损坏大多为薄弱的滑板及上框架部分,修复多曹勇拼修的方法,用两台或两台以上的故障受电弓可拼修成一台完整的受电弓。

  2.4 滑板条磨耗

  滑板条磨耗过快,是电气化区段运营初期的正常现象。造成滑板条磨耗过速的根本原因有两条:

  机械磨耗。新建线接触网剖面底部为圆弧形,而且接触线表面有不少比较坚硬的毛刺,这是新开通线路滑板条急剧磨耗的主要原因。经过多次运行后,接触导线渐趋平整光滑,摩擦系数减小,达到一定的摩擦次数后,机械磨耗量将大大减小并将保持在一定的范围内。

  电气磨耗。新开通线接触导线毛刺多,加上开通前一段时间内由于暴露于空气中,表面污染,当与受电弓滑板初期接触时接触不佳,电火花往往都比较大,电气磨耗自然突出。从已掌握的数据来看,电气化开通初期接触网对滑板条的磨耗相当快,使得每趟车回来大多必须更换滑板以解决滑板条磨耗过速问题。因此,备足一定数量的滑板并设专人换装是必要的。为了使新接触网线尽早磨出平整光滑的接触面同时减少滑板的过速磨耗,可采用铁基滑板。由于铁基滑板耐磨,可以明显减少更换滑板的数量,当接触网摩擦面已趋平面,滑板条百公里磨耗量已趋相对稳定时,再换上基体较软的滑板。

  2.5 弓网拉弧

  弓网之间要求始终有一定的接触压力以保证机车受流状况良好,当接触压力过小甚至为零时,受电弓滑板会脱离接触网而发生离线。虽然中、小离线不会对机车运行

  造成影响,但在离线瞬间产生的火花或电弧,会增加接触导线和受电弓滑板的电磨损,缩短其使用寿命。大离线则十分有害,甚至使机车的运行和安全受到威胁。因此不

  论是从延长接触导线和受电弓滑板寿命角度,还是从机车运行安全角度考虑,应尽可能避免离线。

  对于离线问题,从受电弓本身来看主要从以下几方面进行解决:

  (1)适当提高受电弓滑板和接触导线间的压力。接触压力和接触网结构、线路状态及机车运行速度有关。现受电弓的接触压力是在原电气化线路和机车运行速度下试

  验确定的。面临提速要求,建议有关部门针对现实接触网、线路状态及机车运行速度,研究确定更合适的接触压力供现场选用。

  (2)受电弓各铰接处的摩擦力在弓头向上运动时,起减少接触压力作用,应保证各活动关节油润良好、活动自如。

  (3)保证支架弹簧无破损,弹力适当,滑板转动灵活。

  2.6 滑板偏磨

  滑板偏磨也是影响滑板寿命的重要原因之一。我段首趟机车发生刮弓故障既有滑板耗过速的原因,也存在偏磨使滑板磨透,不能正常与接触网接触,使滑板形成沟豁卡滞接触线从而造成刮弓。根据理论计算及实际经验,当受电弓发生偏磨时,可将受电弓提到滑板至下臂杆转轴中心1.5米高度处,通过调整平衡机构使吊杆成垂直,滑板托架摆成水平(见下图)以保证受电弓滑板在工作区间处最佳工作状态。

  图?-????

  2.7 瓷瓶

  电力机车受电弓支持瓷瓶是目前牵引供电系统中最薄弱的环节,一旦瓷瓶发生问题,往往造成很大损失。瓷瓶常见故障有破裂闪络造成电网直接接地、机车车顶瓷瓶发生接地故障直接造成机车故障。如果发生接地造成接触网烧断其后果对运输影响更大。

  瓷瓶发生问题与季节天气关系较大,由表中数据可以看到,每年11月至次年 1月发生件数远较其它月份发生问题多。这3个月瓷瓶损坏占全年的 86.7%,因为瓷瓶表面污秽在雾天易形成导电桥,使实际爬电距离减小所致。采取以下措施可减少瓷瓶接地故障的发生。

  表2 1998~1999年瓷瓶损坏统计表

  (1)机车出库前要做到细致检查,发现有裂损闪络或其它不良问题的瓷瓶应予以处理,保证出库机车无质量问题。

  (2)对瓷瓶擦试要求表面干净,并关注天气变化,特别是在每年易发季节到来之前组织人员彻底进行擦试检查,并在易发季节加强监督。

  (3)试用绝缘性能更好的瓷瓶(已使用的硅橡胶瓷瓶效果较好)。

  值得注意的是SS4改型机车两节车车顶之间没有隔离装置,当任一节车瓷瓶发生接地故障时,都将使机车不能运行。建议改进瓷瓶或在两节车之间加一隔离开关装置专门用来解决瓷瓶接地故障。一旦发生瓷瓶接地故障时,通过隔离开关切断两节车车顶主电路连接,依靠另一节车将机车牵引至站内。

  2.8 受电弓部件损坏

  机车高速运行时,受电弓受力复杂,加上恶劣的工作环境,使受电弓的部件易发生各类问题,如不及时发现处理将造成隐患。部件损坏主要集中在铰链座、三角板、底架上框架、拐臂等处(其位置见下图)。这就要求在库内检查受电弓时,对上述零部加强检查,对不符合技术要求的零部件进行及时处理,不把隐患带到线路上。

  图?-???

  2.9 受电弓快排阀故障的原因分析

  2.9.1 受电弓快排阀的工作原理

  如图 所示, 当机车风源气体通过气路分配座分配后由快排阀进气口进入到快排阀下腔, 之后压缩气体会迅速地由快排阀膜片上的快排阀阻尼孔进入到快排阀上腔、受电弓 ADD 气路和压力开关气路等三个支路, 这样快排阀上下腔气压逐渐达到一致。由于快排阀膜片上腔的压力接触面积比下腔的压力接触面积大, 快排阀上腔给膜片的压力会比下腔大, 这样快排阀膜片就可以封住快排阀下腔通往大气的通路, 很好地保证下腔的气密性,从而保证受电弓快排阀的正常工作。当受电弓碳滑板受损出现泄漏时, 受电弓的 ADD 气路的压力下降, 快排阀下腔的压力将大于快排阀上腔的压力, 快排阀膜片将打开快排阀下腔通往大气的通路, 受电弓的工作压力将快速下降, 导致受电弓快速降弓; 与此同时压力开关由于气压下降而动作给出信号, 由机车系统配置发出分断主断路器的指令, 以保证在受电弓降弓开始之前, 机车能够先行切断机车电源, 避免受电弓带电拉弧。

  图?-????

  2.9.2 快排阀非正常排气的原因分析

  在 HX D 1 型电力机车运用过程中, 曾经发生受电弓升弓过程中快排阀排风不止的故障现象, 重新拆解组装好快排阀后, 受电弓气路又可以正常升降弓。为了分析其根本原因, 我们首先要了解受电弓的充风过程( 受电弓气路工作原理见图 2 ) : 司机室给出升弓指令后, 升弓电磁阀得电, 机车压缩空气会通过气阀板上的空气过滤阀、升弓时间调节阀、精密调压阀 ( 受电弓工作气压整定值为3.8~4.0 bar ) 、安全阀、降弓时间调节阀, 之后到达受电弓上的气路分配座。气路分配座将压缩气体分为两条气路:一路给受电弓的两个升弓气囊供气; 另一路给快排阀供气。当压缩气体到达快排阀后, 快排阀又会将压缩气体分为两路: 一路给受电弓 ADD , 一路给压力开关。

  图2 受电弓气路工作原理图

  从图 2 可以看出, 如果快排阀之前的受电弓气路出现任何问题, 快排阀都不会出现排风的现象; 只有当快排阀后面的 ADD 气路和压力开关气路出现泄漏或由于杂质堵塞快排阀阻尼孔的情况下才能导致快排阀上腔气压小于下腔, 受电弓快排阀才会排气。当快排阀出现排风现象时, 就会将受电弓升弓气囊中的压缩气体一起排向大气, 这样受电弓就会迅速降弓。因此, 我们从受电弓气路工作原理可以得出结论, 造成快排阀异常排气有以下两种原因:

  (1 ) ADD 气路及压力开关气路泄漏。当 ADD 气路或压力开关气路的泄漏量大于膜片上阻尼孔的补充量时, 快排阀上腔的气压就会小于下腔气压, 这样快排阀膜片将向上推动, 导致快排阀膜片无法保证与下腔的气密性, 受电弓气囊中的压缩空气就会通过快排阀下腔排向大气,从而导致受电弓的自动降弓。出现这种情况时, 只要检查

  受电弓 ADD 气路或压力开关气路的泄漏情况, 这种快排阀排风的故障也会比较容易排查。

  (2 ) 气路中的杂质堵塞快排阀膜片上的阻尼孔。受电弓快排阀阻尼孔是一个直径 0.8 mm 的小孔, 当压缩空气中出现杂质时, 小孔就容易堵塞。当受电弓快排阀阻尼孔被堵后, 快排阀下腔中的压缩空气就无法通过阻尼孔进入到快排阀上腔到达 ADD 气路和压力开关气路, 这样快排阀下腔中的气压将大于上腔气压, 快排阀膜片无法保证与下腔的气密性, 快排阀就会迅速排气造成受电弓的自动降弓。当出现杂质堵塞阻尼孔的时候, 拆解快排阀并检查快排阀下腔的清洁状况可能会发现有杂质残留; 但快排阀排风也有可能会将下腔中的杂质排出大气, 这样拆解快排阀可能无法检查到快排阀下腔的杂质。

  2.9.3 解决快排阀非正常排气问题的建议

  通过分析机车运用反馈的记录来看, 出现的受电弓快排阀非正常排气现象, 排除受电弓 ADD 气路、碳滑板泄漏及压力开关气路泄漏所造成的原因, 其主要原因就是由于快排阀阻尼孔被杂质堵塞。因此, 保证受电弓供风气路的清洁度是保证受电弓快排阀稳定工作的关键。我们建议对受电弓供风气路进行清洁排查工作, 同时采取在快排阀进气口增加过滤网的方式对进入快排阀的气体进行清洁, 保证直径大于 0.8 mm 的杂质颗粒不进入快排阀, 这样可以确保受电弓快排阀的正常工作。

  2.10 受电弓压力开关故障原因分析

  在 HX D 1 型电力机车运用过程中, 也发生过由于受电弓升弓后不能保持出现降弓的现象, 机车选择故障模式升起另一架受电弓, 通过调整压力开关后重新升弓又可以正常升弓。

  2.10.1 受电弓压力开关的工作原理

  压力开关是一种将气压信号转化为电信号的装置,其气路工作原理如附图 3 所示。

  图 3 压力开关气路示意图

  当升弓电磁阀得电后, 压缩空气会通过供风气路经气路分配座分别给受电弓升弓气囊及快排阀充气, 经过快排阀后, 受电弓气路又分为两路: 一路给压力开关, 另一路给 ADD 气路。当压缩气体在压力开关气路中的气压值达到压力开关的初始值时, 压力开关的辅助联锁就会给出机车控制所需要的电信号。根据机车控制程序的控制参数设置, 如果从升弓电磁阀得电 15 s 后, 机车系统未检测到压力开关给出的电信号, 将会切除升弓电磁阀的电源, 受电弓就会降弓, 导致受电弓无法正常工作。

  2.10.2 受电弓压力开关故障分析

  实际运用过程中, 压缩气体在通过受电弓气阀板给受电弓气囊充气时, 受电弓气囊中的气压上升到接近压力开关的初始值时, 受电弓开始动作升弓。完成升弓过程大概需要 6~10 s 左右的时间, 在这段时间内压力开关气路的气压值会一直维持在这种压力范围; 而当压力开关的设定初始值发生细小偏差时, 在受电弓的升弓预备过程中, 压力开关就有可能一直不会给出电信号, 15 s 后机车控制系统将给出受电弓故障的信号, 而选择故障模式,同时升起另一架受电弓。如果这时我们调整一下压力开关, 就有可能给出电信号, 这就是为什么有时检修人员调一下压力开关, 受电弓又可以正常工作的原因。

  2.10.3 解决压力开关故障的建议

  通过以上分析可以看出, 压力开关故障的根本原因是机车控制系统设定的自动封锁时间为 15 s 过短, 而压力开关的设定值又刚好处于受电弓升弓准备过程中的气压临界值上, 这样就会造成受电弓工作不稳定的故障现象。鉴于这种状况, 我们建议采取以下两种措施来解决:

  (1) 延长机车系统的自动封锁时间。受电弓地面试验是在较短的气路中实施, 而实际上机车的气路较长, 受电弓升弓的准备时间相对较长, 为保证压力开关反馈信号的可靠发出, 建议延长机车控制系统设定的自动封锁时间, 以杜绝在受电弓升弓过程中出现机车封锁而导致受电弓异常降弓的现象。

  (2) 减小压力开关的设定值。

  端部外壳上。这种连接固定方式, 对齿轮箱组装、配合的尺寸要求相当高, 由于不同齿轮箱之间的尺寸差异, 很难保证配合严密, 导致螺栓对齿轮箱产生附加应力。这种附加应力容易使合口、领圈产生挤压变形或者间隙过大, 尤其在机车运行中振动和冲击力影响时更为显著, 并最终导致窜油和甩油。

  3 改进措施

  针对上述齿轮箱窜油、甩油的各项原因, 对部分不良齿轮箱进行改进。

  3.1 探伤领圈焊接部位, 焊修裂纹

  探伤前, 首先对齿轮箱进行清洗, 清洁油槽的泄油孔; 探伤后, 对焊接处所进行低温实效处理, 以消除应力。

  3.2 加宽合口面, 采用聚合金属涂镀将上箱体的挡油板去掉, 然后将上下箱体的合口面宽度由 5 mm 增加到 15 mm , 再进行聚合金属涂镀和磨削。经过处理后, 合口密封效果提高、强度增大、组装作业更为方便。

  3.3 扩大泄油孔

  由于油槽泄油孔容易堵塞, 除了对落修的齿轮箱疏通泄油孔外, 在油槽处扩大一个垂直方向的泄油孔, 使进入油槽的润滑油很容易地流回到齿轮箱内部, 从而减少了润滑油流到外部的可能性。

  3.4 加装挡油板

  在领圈周围加装挡油板, 可以有效地防止润滑油的溅入, 从而减少窜油、甩油的发生。

  3.5 加工通气孔

  在下箱体靠近领圈部位, 加工 2 个通气孔, 使内外压力更容易趋向一致。通气孔加工部位之所以选择在领圈下部, 是由于该处位于润滑油位之上、轮轴大齿轮的侧面, 因此, 齿轮副在摩擦运动时, 润滑油就不会溅到该通气孔处。

  3.6 去掉上箱体上端螺栓

  去掉上端螺栓是为了减小对齿轮箱的附加应力, 避免变形和间隙过大, 防止漏油。尽管上箱体仅剩 2 条螺栓固定在牵引电动机端盖上, 但是, 由于合口面宽度加宽、强度加大, 另有 4 条螺栓与下箱体紧固连接在一起, 所以, 整个齿轮箱的固定连接强度不会减小。

  第三章 受电弓的故障处理方法以及检修

  3.1 受电弓的小修

  SS4改型电力机车小修对受电弓不作检修,只作清扫和检查注油。

  3.1.1 小修主要内容

  (1)弓头:要求滑板表面光洁无深沟槽无变形撬起紧固良好,厚度符合要求,滑板缝家 诱导角紧固,与滑板条同应平滑过渡,间隙≯2滑板厚度不小于3mm,支架的活:动部分在任何高度均能动作灵活.机座拉杆.较链横架无变形,扭曲.裂损,滑板托架和滑板条接触面无锈蚀空啊.凸凹处不平等现象严重的应予更换,滑板工作长度范围高低偏差不大于15mm,弓头横向摆动幅度不大于30mm

  (2)上框架.底架各臂及活节分流线检查.各油口完好畅通.螺丝紧固各编织线接触良好截面折携不大于原形的10%各积量不得有弯曲变形,裂纹应补焊,陈去各都锈蚀用汽油擦干净。

  (3)传动装置检查风缸活塞状态升降弓弹簧及活塞应无剥离变形各部联线良好传动 FF与爱拖光移部位水泥吃合剂无刺荡松动裂纹,传动瓷瓶缺损面积小于3m时可涂以绝终漆处理.否则换新,扇形板各调节螺栓完好,无锈蚀。

  受电弓检修后按规定进行试验,升降弓不应有冲撞,最大升起高度升降弓时间压力及压均应符合规定要求。

  3.1.2 小修后的例行检查

  (1)最大升弓高度!在风压0.5Mpa的条件下受电弓顺利地升至最高处,如欠高应调整推杆升弓弹簧张力。

  (2)最低动作风压:将风不调到0.4Mpa如升弓有困难,应调整弓弹簧张力,并检查各铰链处是否卡劲。要求在此压力F受电弓顺利升效最大高度,中左无抖动。

  (3)调整接触压力:0.5MPa风压下,受电弓弓头正中处挂-7.5kg砝码,观察受电弓升起状态.如果欠高.应增大升弓弹簧张力.如果改变受电弓存在某一高度的接触压力.可调整扇形板上的螺钉高度。

  (4) 检查上升与下降压力差:在增挂15kg砝码后,受电弓能顺利降至某一高度去掉增挂砝码后,受电弓能上升至某一高度即上升与下降压力差不大15.7

  (5)升降弓时间:05MPa风压下,从按钮给电后由0升至1900高度所用的时间及从恢复给电按钮起至受电弓1900高度降至0时,分别所用的时间,如时间有误那可通过调整降弓阀调整螺钉及缓冲调整环节处理

  (6)泄漏试验:05MPa风压下,风缸各部无泄漏。

  3.2 受电弓的中修

  3.2.1 解体前准备

  解体前需作受电弓瓷瓶耐电压试验。将受电弓连同顶盖一起吊往试验站。吊运时钢丝挂在顶盖吊装勾上。耐电压试验将各瓷瓶擦干净后.作工频75kV(有效值)lmin耐电压试验.不许有放电,闪络现象。

  3.2.2 解体

  (1)升受电弓:将受电弓吊往工作场地,接通风源,使受电弓呈升起状态。拆卸拉瓷瓶松开拉杆紧固螺母.打出销子,取下档圈.冲出轴销,然后旋下瓷瓶。

  (2)消除弹簧张力:松开紧固螺母,逆时针旋转螺杆要求弹簧张力为零。拆卸编导线:用开口扳手拆下各编织导线紧固螺栓,取下所有编织导线。

  (3)拆卸推杆下部铰链:拆下编织导线,卸下螺母垫圈,用铜棒冲出轴销。冲出时应注意不要打伤轴销。取下弹簧卡箍用弯扳手卸轴承盖,取下轴套。用铜棒由体中分解出轴承。拆卸上部铰链:取下推杆后,拆下框架上的轴承盖,取出左右轴套。用铜棒由体中分解出轴承。

  (4)拆卸平衡杆上部铰链拆卸平衡杆下部较链:用扳手拆下螺母.垫圈.用铜棒冲出轴销。注意不要打伤轴销。由水平轴上拆下铰链臂,取下卡箍,卸下轴承盖,取出左右轴套,用铜捧由体中分解出轴承。

  (5)拆卸上框架用拔轴器拔出转轴.取下左右两侧滚动轴承,卸下上框架。

  (6)拆卸连接杆,滑环及传动用的拐臂部分。

  (7)拆卸下臂杆:将下臂杆转轴左右垫上枕木,拆下左右轴承体座安装螺栓,取下下臂杆及轴承座联体。冲出销子取下挡圈打下转臂。拆下左右轴承端盖卸下左右轴承体座,由体中打出轴承。

  (8)拆卸升弓弹簧:卸下螺杆,取下球垫。冲出销子,取下挡圈,冲出轴销,拆开链条。拆下升弓弹簧及弹簧螺母。拆卸均衡梁,冲出轴销,取下均衡梁。

  (9)拆卸传动风缸盖部拆下风缸盖紧固螺栓,卸下风缸盖联体。将联体装置放在降弓弹簧专用拆装台上。拆卸风缸连杆活塞销在降弓弹簧专用拆装台上压缩降弓弹簧,取出轴销,冲出连杆轴销。拆卸活塞联体松开降弓弹簧,取出活塞联体.皮碗联体拆开。拆下降弓弹簧消除弹簧张力取出弹簧。拆下连杆闻下防护罩,取出开口销挡圈。冲出轴销,取下连杆。拆卸传力臂与转轴部。用拔轴器顶出转轴,取出隔离管吊杆及左右轴套取下左右油封。拆卸缓冲阀。

  3.2.3 清洗检修

  (1)清洗:用汽油棉丝清洗各部油垢,用02~0.3MPa的压缩空气吹干,各转轴轴套.轴承,轴承体腔,轴销等均用白布擦净。

  (2)瓷瓶的检修:用汽油棉丝擦净后再用白布涂上去污粉(或清洗剂)彻底擦净表面尘土。检查表面状态.要求瓷瓶表面光洁,不许有裂纹。瓷瓶表面缺损面积在3m2以内可涂快干绝缘漆处理大于3m²则涂漆后须作75kV耐电压试验,大于30cm²:时更新。

  (3)平衡杆各部的检修:用游标卡尺测量轴销直径各轴销不许有过量磨损及变形。上铰轴销直径C15mm下铰轴销直径15mm检查轴承,不许有锈蚀,配合不松旷,滚珠不许有磨损变形,转动灵活,外观检查平衡杆.锁紧螺母卡箍、垫圈.轴承盖轴承体等的状态,要求平衡杆不许有变形裂损,其他部件齐全完好。

  (4)推杆部的检修.用游标卡尺测量各轴销轴套直径要求各轴销不得过量磨损变形与套配合不松旷:

  (5)三脚架,水平轴的检修:外观检查三脚架,水平轴.销子.挡不许有锈蚀,滚珠不许磨损变形,

  3.2.4 组装

  受电弓的总体组装是在各部件组装之后进行。各部件组装时.凡有滚动轴承的部分.一般采用紫铜棒将轴承压人轴承体内,并全部更新转动部分所用的羊毛毡油封。由于受电弓长期要露在大气中工作,腐蚀比较严重,所以全部紧固零件以及全部短接用软编织导线一律更新。滑板包括滑板条在内也一律更新:更换锈蚀、作用不良的滑板支架。要求滑板支架动作灵活不许有阻滞,弹性良好;托架弹簧自由高不小于130mm(中修限度),更新滑板装置包括滑板托、滑板条及润滑剂条、诱导角)。对粉末冶金滑板条要求为:滑板条与滑板托接触密贴.紧固,滑板条接缝应错开,交错距应大于40m,缝隙不大于lmm。诱导角应紧固,与滑板条间应平滑过渡,其间隙不大于2mm。更换传动杆接头及分流线。加注轴承润滑脂。将纯净的轴承润滑脂均匀涂于各转轴轴销,轴承外圈表面,轴套,轴销孔套内表面等处:适量主入各轴承内、轴承体套内.转轴腔内,装轴承。

  组装各部件则按与解体相反顺序进行:传功风缸装置;升弓弹簧及铰链部;平部;平衡杆及其上下较链部:推杆及其上下较链部;水平杆及两端轴承体组装件。

  3.2.5 总体组装

  组装顺序为底座―下臂杆部(含转臂)―上框架部推杆―平衡杆部—均衡梁部一拐臂部滑环—升弓弹簧铰链部―弓头部分―编织导线―注油堵―风缸传动装置一拉杆瓷瓶,要求各部件配合良好;各转动部件动作灵活不许有阻滞现象;各转轴与套及各轴销与套的配合适当,不松旷不卡死。

  3.2.6 最大升弓高度

  在0.4MP风压下,受电弓应能顺利升至最大高度而无呆滞现象,且传动风缸杆不得有抖动。如欠高应调推杆长度及调升弹簧张力。

  (2)测量调整静态接触压力:应为70(中修限度)亦可在0.5 MPa风压下.在弓头中挂(70±1kg砝码,接通风源,观察受电弓升起状态。受电弓能顺利升至400~1900mm处每250mm测量—点)在此范围内接触压力符合上述要求。如欠高,应增加 升弓弹簧张力,如果调整接触压力,可通过调整扇形板上的螺钉高度来实现。

  (3)检查上升与下降静态接触压力差:应符合滑板单向运动即上升或下降时,压力差不大于15N,在同一高度上滑板上升与下降的压力差不大于18N,即可在上一步的基础上增挂一定质量的砝码,后去掉观察受电弓的状态。增加砝码能顺利降至某一高度,反之减少砝码能顺利升至某一高度,既在范围内接触压力差符合上述要求。

  (4)升降弓时间:在0.5MPa风压下测量受电弓给电后并由0升到列1900mm高度的时间.即升弓时间不大于9s从断电至受电弓由190mm高处降至0时,即降弓时间不大于8s。升降弓时间可通过调整缓冲阀槽口大小(锉修或锡焊)等方法来改变。

  (5)检查上升和下降特性:在0.5MPa风压下观察升降受电弓状态,要求初始阶段动作快,终了阶段速度慢.对接触网和底架不许有有害冲击。可通过升降时间调整及调整扇形板调节螺钉或调整推杆长度来实现。

  观察受电弓各部动作状态各部动作协调,不许有异音,碰擦.卡滞现象。泄漏试验在0.65MP风压下测试,检查风缸及各部不许有泄漏现象。

  (6)检查受电弓运行轨迹:滑板在工作高度范围内其中心线与机车车顶中心线偏差须符合中修限度规定,不大于20m(受电弓装车后考核)检查受电弓滑板在工作高度范围内应该始终处于机车转向架的回转中心上,这样当机车在弯道运行时.使弓头相对于轨道中心的偏移量最小.以避免弓头滑板偏离接触网造成失流或刮弓的不良果。因此要求弓头垂直运行轨迹在工作高度范围内是―直线。以横向保持水平,检查滑板水平高度1250mm工作长度范围内.其高度偏差不大于15mm)。检查滑板横动量(弓头横向摆动幅度)不大于3m(中修限度)。

  3.3 受电弓的调整

  3.3.1 静态接触压力的调整

  调整,传动风缸接压缩空气使受电弓和传动风缸之间无力的作用,整个调整过程是在弓头匀速上升或下降状态下进行。

  调整方法:调节两个升弓弹簧拉伸长度和调节扇形板上的螺钉高度。这样就调节了升弓转矩大小,使受电弓在工作高度内静态接触压力在规定范围内。

  这种调整在工作高度范围内,要多次反复进行,直至静态压力值,同高压力差和同向压力差均稳定在规定范围内为止。

  3.3.2 升降弓时间的调整

  升降弓时间是通过调整缓冲阀的进气或排气阀座上的豁口大小来达到的。

  当升弓太快时,将进气阀座4和钢球3拆下,将钢球对准豁口适当压紧,使豁口变小。升弓太慢时,则将进气阀座4的豁口锉大些。

  降弓时间的调整类似,只要改变排气阀座1的豁口大小、使可调整降弓间。

  3.3.3 落弓不到位

  受电弓在使用中有时出现落弓不到位。一般这种现象是由于滑板磨耗后弓头重量减轻,使弓头静态接触压力值变化而造成的。其调整方法是:

  (1)检查静态接触压力值,并重新调整静态压力,恢复到规定值:

  (2)检查扇形板靠弹簧侧的调整螺钉是否过高;

  (3)调整杆绝缘子的拉杆长度,使之增长,以便增加降弓弹簧的降弓力矩:

  (4)检查推杆长度是否超过规定值1580mm;

  (5)检查传动风缸和受电弓之间在车顶盖上的安装距离是否符合要求;

  (6)检查传动风缸内的降弓弹簧刚度是否变值:

  第5章 结论与建议

  通过以上对电力机车受电弓的故障和的分析,以及电力机车受电弓的常见的日常检修提出了电力机车受电弓故障的处理的对策与措施。采取以下措施可减少弓网故障的发生:

  (1)设置专门人员负责运用机车受电弓质量检测,故障处理,信息交流,对策制定。

  (2)要求机车乘务员加强立体了望,运行中发现接触网有问题立即降弓,并将情况及时报告。调车作业中一定要弄清无接触网的线路,避免进入无电区。

  (3)提高检修水平,不放有问题的弓出段。

  (4)积极使用新型产品替换易发生故障的部件。

  (5)开通初期应预设对应措施。

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