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摘要：归纳了地铁列车齿轮箱日常运行维护和大修过程中的一些常见故障，对故障原因进行了较全面的总结分析，并提出了各类故障的预防措施和运行维护建议。
关键词：齿轮箱；密封胶；漏油
1.齿轮箱结构特点及功能
本文以某地铁列车二级减速齿轮箱运行120万km大修时及大修后的常见故障为例进行分析。该型齿轮箱采用平行轴斜齿轮，润滑方式采用飞溅润滑。主要部件包括传动齿轮，箱体，滚子轴承和轴密封等。箱体材料为球墨铸铁，齿轮材料采用高强度合金钢，箱体上设计有检查油位的观察孔，用于换油的注油口和放油口。输入齿轮轴轴承采用两个圆柱滚子轴承和一个四点球接触球轴承组合。中间轴和输出轴轴承采用两个圆锥滚子轴承面对面安装组合。齿轮箱的密封方式主要有静密封和动密封两种，箱体结合面和各端盖位置采用静密封，输入、输出轴等旋转部位采用非接触式的迷宫密封。
该地铁列车二级减速齿轮箱采用架悬式安装，一端通过大齿轮轴承安装于车轴上，另一端通过两端装有弹性球铰的吊杆与转向架构架相连。输入齿轮轴通过柔性齿式联轴器与安装在转向架上的牵引电机相连。减速齿轮箱在牵引电机和车轴之间起减速器的作用，并将牵引电机的扭矩通过柔性齿式联轴节传递到车轴，带动安装在车轴上的车轮而驱动车辆运行。
2.常见故障及原因分析
（1）齿面疲劳
该型齿轮箱运行120万km大修时对齿轮清洗检查探伤时发现部分小齿轮齿面有麻点疲劳剥落现象。带齿轮箱的待修故障轮对长期存于库内时，在空气湿气较大的环境下，湿空气可从迷宫密封和透气孔处进入齿轮箱内部。齿轮箱长期静置后润滑油会慢慢沉降到箱底，造成齿轮表面缺油，齿面暴露在潮湿的空气中会导致齿面产生浮锈。齿轮在啮合过程中，既有相对滑动，又有相对滚动，这两种相对运动使齿轮表面层深处产生变化的切应力。在这种切应力反复作用下，引起局部金属剥落，接触面呈痘斑、片状的疲劳损伤。齿面生锈会导致齿面硬化层硬度降低，增加了麻点疲劳剥落现象发生的機率。
（2）齿轮箱漏油
齿轮箱齿轮和轴承均采用飞溅润滑方式，箱体内壁设有集油槽，以便聚集大齿轮旋转飞溅起的润滑油，润滑油经油道流动并连通轴承座上的进油孔来润滑轴承，通过回油孔将油回到箱体底部。润滑油的特性使它极易从缝隙中流出产生泄露，齿轮箱的漏油不仅增加日常维护工作量，造成经济损失，也会影响齿轮、轴承等部件的润滑效果，使得各运动零部件之间摩擦加剧，减少零部件的使用寿命。
①箱体结合面漏油
本齿轮箱箱体结合面采用厌氧型平面密封胶密封，漏油原因主要有以下几点：一是制造出厂时结合面平面度和粗糙度未达到要求。二是密封胶涂抹不规范，在安装过程中涂抹量不够、结合面未完全涂满，有断点，合箱后结合面不能够完全密封，经长时间的运行，齿轮箱不断振动，油雾不断渗入到密封胶的间隙，导致润滑油从缝隙中慢慢渗出，随着运行时间的延长，最终出现漏油现象。三是紧固螺栓扭矩不符合标准或未按对角紧固的方式紧固，齿轮箱结合面紧固螺栓未涂螺纹锁固剂，运行过程中振动较大时紧固件松动导致紧固失效，紧固时未按对角紧固的方式进行时，后紧固的螺栓达到规定扭矩后扔会存在结合面未贴紧现象。四是密封胶未固化即进行跑和试验，齿轮箱内高压油气冲击密封胶形成雪花状印记，导致部分结合面密封胶失效。
②中间轴端盖密封处漏油
此型号齿轮箱中间轴端盖密封为橡胶O型圈加密封胶的静密封，导致此处密封失效的主要原因为一是O型圈损坏，二是密封胶涂抹不足，三是轴承轴向间隙不足。组装时在合箱完成后，需对中间轴的轴承轴向间隙进行调整，中间轴承轴向间隙必须介于0.100mm和0.150 mm之间，使用平均值“E=0.125mm”作为轴向间隙控制值对间隙进行调整。调整垫片厚度“S”的选择通过中间轴盖板工装止口高度“H”，中间轴闷盖止口高度“h”，百分表测得的平均间隙“M”和轴向间隙控制值“E”计算而得。S = H-h+（M-E），如计算得S为正，则在箱体盖板内加相应厚度的调整垫，如计算得S为负，则需相应的对中间轴闷盖进行车削加工，保证中间轴闷盖止口高度为“h+S”。当计算得S为负，且未对闷盖进行车削加工时，闷盖会先顶到轴承外圈，闷盖端面与箱体会有一定的间隙，O型圈和密封胶无法起到密封作用，导致运行时持续漏油。
③车轴与甩油环的贴合面漏油
齿轮箱大修后装车运行半年发现部分齿轮箱输出轴轮饼侧有漏油现象，漏出的油吸附大量的灰尘覆盖在输出轴端面，无法确定漏油点位置。对齿轮箱可能存在的渗漏点进行分析，一是外静环与箱体的贴合面处，二是迷宫密封处，三是车轴与甩油环的贴合面处。为准确查找漏点，对输出轴端面油污清理干净后持续跟踪，发现车轴与甩油环的贴合面处有油渗出的痕迹，初步确定漏点位置。现场采用硅胶乐泰1596对车轴与输出甩油环的贴合面处进行修补，但由于操作空间的限制，无法对漏点完全修补，个别齿轮箱再修补之后再次出现渗漏现象。
甩油环与车轴通过过盈配合来保证密封性，通过“冷拔热套”的方式来拆装，拆卸时须通过6个顶针螺栓顶出，甩油环形状为大直径薄壁圆环，几个顶针顶出速度不同步时容易造成部件变形。变形后的甩油环安装后部分位置与车轴的过盈量过小，无法保证密封性能。对持续漏油的齿轮箱返厂分解后，通过三坐标测量仪对甩油环尺寸进行检测发现输出轴甩油环内孔尺寸偏大，过盈量无法满足要求。根据最小过盈量要求，选配满足尺寸要求的输出甩油环，重新复装齿轮箱后故障消除。
（3）齿轮箱油发黑
齿轮箱大修后运行一个月发现齿轮箱油有变黑现象，颜色轻微变黑对润滑油自身的润滑性能无较大影响。齿轮箱大修时须更换新轴承，新轴承本身涂有一层防锈油，在组装时未对轴承防锈油进行清洗会导致润滑油与轴承防锈油混合，导致润滑油变黑，如两种油混在一起会发生化学反应，则会影响润滑油的润滑性能。齿轮箱组装完成后要进行跑和试验，跑和试验所用润滑油一般会多次重复使用，由于油对箱体内部的冲刷清洗作用导致润滑油会逐渐变脏，如用变脏的油加入其它齿轮箱进行跑和试验，则会对箱体造成污染。 （4）齿轮箱油乳化
在特大暴雨、轨行区有较深积水和洗车作业时，水有通过迷宫密封和透气孔进入齿轮箱内部的风险，齿轮箱进水后通过视液镜观察油位会有明显的升高，油的颜色呈乳白色。乳化导致油润滑性能下降，使油膜不易建立，将会造成齿轮轴承等零部件的急剧磨损，最终导致轴承损坏、齿面剥离等严重后果。
3.预防措施
（1）定期对存放于库内的齿轮箱进行盘动，防止齿面及轴承生锈，减少疲劳剥落缺陷产生的机率。
（2）严格控制箱体结合面的平面度和表面粗糙度，组装前加强结合面检查；规范结合面密封胶涂抹方式，结合面密封胶涂抹要均匀，不出现断点，保证覆盖全部结合面；紧固螺栓按要求涂抹螺纹锁固剂，紧固时按照对角紧固的顺序进行，扭矩符合要求；合箱完成后静置足够长的时间，等密封胶的固化强度达到80%后再进行跑和试验。
（3）组装齿轮箱时对各组轴承轴向间隙进行测量，对不符合要求的轴承间隙进行调节。
（4）在轴承退卸时要细心操作，退卸甩油环时采用专用工装的顶针螺栓要同步拧进，防止部件变形，尤其是像输出轴甩油环这种大径薄壁部件，组装前对甩油环尺寸进行检查，防止因未及时发现甩油环尺寸超差，装车后漏油造成的返工。
（5）组装齿轮箱时对所有零部件进行彻底的清洗；跑合试验要勤换油，日常运营维护换油时要在齿轮箱热态时换油，列车回库后1h内要将旧油放干净后再加新油。
（6）在轨行区有较深的积水时要谨慎通过，水位超过齿轮箱迷宫密封时禁止通过，齿轮箱进水后立刻进行换油，第一次换油运营一天后进行第二次换油；洗车时严禁对齿轮箱表面进行冲洗。
参考文献：
[1]吴亚军，李吉祥.高速齿轮箱密封[J].机械管理开发，2016，31（12）：19-20.
[2]何干.齿轮箱迷宫密封及防漏方案探讨[J].机车车辆工艺，2015（05）：47-48.
[3]成春花，汝学斌，翟晶.轨道齿轮箱装配中漏油原因及解决措施[J].机械工程与自动化，2015（01）：200-201.
[4]陈文涛.齿轮箱漏油故障分析及排除[J].液压气动与密封，2010，30（06）：52-53.
[5]宋庆华.浅论齿轮箱中零部件的常见失效形式[J].科學大众，2008（10）：133-134.
关键词：齿轮箱；密封胶；漏油
1.齿轮箱结构特点及功能
本文以某地铁列车二级减速齿轮箱运行120万km大修时及大修后的常见故障为例进行分析。该型齿轮箱采用平行轴斜齿轮，润滑方式采用飞溅润滑。主要部件包括传动齿轮，箱体，滚子轴承和轴密封等。箱体材料为球墨铸铁，齿轮材料采用高强度合金钢，箱体上设计有检查油位的观察孔，用于换油的注油口和放油口。输入齿轮轴轴承采用两个圆柱滚子轴承和一个四点球接触球轴承组合。中间轴和输出轴轴承采用两个圆锥滚子轴承面对面安装组合。齿轮箱的密封方式主要有静密封和动密封两种，箱体结合面和各端盖位置采用静密封，输入、输出轴等旋转部位采用非接触式的迷宫密封。
该地铁列车二级减速齿轮箱采用架悬式安装，一端通过大齿轮轴承安装于车轴上，另一端通过两端装有弹性球铰的吊杆与转向架构架相连。输入齿轮轴通过柔性齿式联轴器与安装在转向架上的牵引电机相连。减速齿轮箱在牵引电机和车轴之间起减速器的作用，并将牵引电机的扭矩通过柔性齿式联轴节传递到车轴，带动安装在车轴上的车轮而驱动车辆运行。
2.常见故障及原因分析
（1）齿面疲劳
该型齿轮箱运行120万km大修时对齿轮清洗检查探伤时发现部分小齿轮齿面有麻点疲劳剥落现象。带齿轮箱的待修故障轮对长期存于库内时，在空气湿气较大的环境下，湿空气可从迷宫密封和透气孔处进入齿轮箱内部。齿轮箱长期静置后润滑油会慢慢沉降到箱底，造成齿轮表面缺油，齿面暴露在潮湿的空气中会导致齿面产生浮锈。齿轮在啮合过程中，既有相对滑动，又有相对滚动，这两种相对运动使齿轮表面层深处产生变化的切应力。在这种切应力反复作用下，引起局部金属剥落，接触面呈痘斑、片状的疲劳损伤。齿面生锈会导致齿面硬化层硬度降低，增加了麻点疲劳剥落现象发生的機率。
（2）齿轮箱漏油
齿轮箱齿轮和轴承均采用飞溅润滑方式，箱体内壁设有集油槽，以便聚集大齿轮旋转飞溅起的润滑油，润滑油经油道流动并连通轴承座上的进油孔来润滑轴承，通过回油孔将油回到箱体底部。润滑油的特性使它极易从缝隙中流出产生泄露，齿轮箱的漏油不仅增加日常维护工作量，造成经济损失，也会影响齿轮、轴承等部件的润滑效果，使得各运动零部件之间摩擦加剧，减少零部件的使用寿命。
①箱体结合面漏油
本齿轮箱箱体结合面采用厌氧型平面密封胶密封，漏油原因主要有以下几点：一是制造出厂时结合面平面度和粗糙度未达到要求。二是密封胶涂抹不规范，在安装过程中涂抹量不够、结合面未完全涂满，有断点，合箱后结合面不能够完全密封，经长时间的运行，齿轮箱不断振动，油雾不断渗入到密封胶的间隙，导致润滑油从缝隙中慢慢渗出，随着运行时间的延长，最终出现漏油现象。三是紧固螺栓扭矩不符合标准或未按对角紧固的方式紧固，齿轮箱结合面紧固螺栓未涂螺纹锁固剂，运行过程中振动较大时紧固件松动导致紧固失效，紧固时未按对角紧固的方式进行时，后紧固的螺栓达到规定扭矩后扔会存在结合面未贴紧现象。四是密封胶未固化即进行跑和试验，齿轮箱内高压油气冲击密封胶形成雪花状印记，导致部分结合面密封胶失效。
②中间轴端盖密封处漏油
此型号齿轮箱中间轴端盖密封为橡胶O型圈加密封胶的静密封，导致此处密封失效的主要原因为一是O型圈损坏，二是密封胶涂抹不足，三是轴承轴向间隙不足。组装时在合箱完成后，需对中间轴的轴承轴向间隙进行调整，中间轴承轴向间隙必须介于0.100mm和0.150 mm之间，使用平均值“E=0.125mm”作为轴向间隙控制值对间隙进行调整。调整垫片厚度“S”的选择通过中间轴盖板工装止口高度“H”，中间轴闷盖止口高度“h”，百分表测得的平均间隙“M”和轴向间隙控制值“E”计算而得。S = H-h+（M-E），如计算得S为正，则在箱体盖板内加相应厚度的调整垫，如计算得S为负，则需相应的对中间轴闷盖进行车削加工，保证中间轴闷盖止口高度为“h+S”。当计算得S为负，且未对闷盖进行车削加工时，闷盖会先顶到轴承外圈，闷盖端面与箱体会有一定的间隙，O型圈和密封胶无法起到密封作用，导致运行时持续漏油。
③车轴与甩油环的贴合面漏油
齿轮箱大修后装车运行半年发现部分齿轮箱输出轴轮饼侧有漏油现象，漏出的油吸附大量的灰尘覆盖在输出轴端面，无法确定漏油点位置。对齿轮箱可能存在的渗漏点进行分析，一是外静环与箱体的贴合面处，二是迷宫密封处，三是车轴与甩油环的贴合面处。为准确查找漏点，对输出轴端面油污清理干净后持续跟踪，发现车轴与甩油环的贴合面处有油渗出的痕迹，初步确定漏点位置。现场采用硅胶乐泰1596对车轴与输出甩油环的贴合面处进行修补，但由于操作空间的限制，无法对漏点完全修补，个别齿轮箱再修补之后再次出现渗漏现象。
甩油环与车轴通过过盈配合来保证密封性，通过“冷拔热套”的方式来拆装，拆卸时须通过6个顶针螺栓顶出，甩油环形状为大直径薄壁圆环，几个顶针顶出速度不同步时容易造成部件变形。变形后的甩油环安装后部分位置与车轴的过盈量过小，无法保证密封性能。对持续漏油的齿轮箱返厂分解后，通过三坐标测量仪对甩油环尺寸进行检测发现输出轴甩油环内孔尺寸偏大，过盈量无法满足要求。根据最小过盈量要求，选配满足尺寸要求的输出甩油环，重新复装齿轮箱后故障消除。
（3）齿轮箱油发黑
齿轮箱大修后运行一个月发现齿轮箱油有变黑现象，颜色轻微变黑对润滑油自身的润滑性能无较大影响。齿轮箱大修时须更换新轴承，新轴承本身涂有一层防锈油，在组装时未对轴承防锈油进行清洗会导致润滑油与轴承防锈油混合，导致润滑油变黑，如两种油混在一起会发生化学反应，则会影响润滑油的润滑性能。齿轮箱组装完成后要进行跑和试验，跑和试验所用润滑油一般会多次重复使用，由于油对箱体内部的冲刷清洗作用导致润滑油会逐渐变脏，如用变脏的油加入其它齿轮箱进行跑和试验，则会对箱体造成污染。 （4）齿轮箱油乳化
在特大暴雨、轨行区有较深积水和洗车作业时，水有通过迷宫密封和透气孔进入齿轮箱内部的风险，齿轮箱进水后通过视液镜观察油位会有明显的升高，油的颜色呈乳白色。乳化导致油润滑性能下降，使油膜不易建立，将会造成齿轮轴承等零部件的急剧磨损，最终导致轴承损坏、齿面剥离等严重后果。
3.预防措施
（1）定期对存放于库内的齿轮箱进行盘动，防止齿面及轴承生锈，减少疲劳剥落缺陷产生的机率。
（2）严格控制箱体结合面的平面度和表面粗糙度，组装前加强结合面检查；规范结合面密封胶涂抹方式，结合面密封胶涂抹要均匀，不出现断点，保证覆盖全部结合面；紧固螺栓按要求涂抹螺纹锁固剂，紧固时按照对角紧固的顺序进行，扭矩符合要求；合箱完成后静置足够长的时间，等密封胶的固化强度达到80%后再进行跑和试验。
（3）组装齿轮箱时对各组轴承轴向间隙进行测量，对不符合要求的轴承间隙进行调节。
（4）在轴承退卸时要细心操作，退卸甩油环时采用专用工装的顶针螺栓要同步拧进，防止部件变形，尤其是像输出轴甩油环这种大径薄壁部件，组装前对甩油环尺寸进行检查，防止因未及时发现甩油环尺寸超差，装车后漏油造成的返工。
（5）组装齿轮箱时对所有零部件进行彻底的清洗；跑合试验要勤换油，日常运营维护换油时要在齿轮箱热态时换油，列车回库后1h内要将旧油放干净后再加新油。
（6）在轨行区有较深的积水时要谨慎通过，水位超过齿轮箱迷宫密封时禁止通过，齿轮箱进水后立刻进行换油，第一次换油运营一天后进行第二次换油；洗车时严禁对齿轮箱表面进行冲洗。
参考文献：
[1]吴亚军，李吉祥.高速齿轮箱密封[J].机械管理开发，2016，31（12）：19-20.
[2]何干.齿轮箱迷宫密封及防漏方案探讨[J].机车车辆工艺，2015（05）：47-48.
[3]成春花，汝学斌，翟晶.轨道齿轮箱装配中漏油原因及解决措施[J].机械工程与自动化，2015（01）：200-201.
[4]陈文涛.齿轮箱漏油故障分析及排除[J].液压气动与密封，2010，30（06）：52-53.
[5]宋庆华.浅论齿轮箱中零部件的常见失效形式[J].科學大众，2008（10）：133-134.