随着铁道建设等行业的不断发展，架线式矿用电机车(以下简称“电机车”) 因其良好的环保性、安全性以及承载能力，被施工场所中作为常用的牵引运输设备。电机车主要用于对施工现场的工具、材料进行运输，在大型施工现场的辅助运输工作中发挥着越来越重要的作用。
电机车主要由车架、司机室、电气控制系统、走行减速机构、制动系统等组成。车架采用框架式焊接的钢结构，在车架上分别设置有司机室、受电弓、电气控制系统等，电机车由受电弓供应直流电，直流电通过牵引变流器转换成电压与频率可调的三相交流电供 2 台变频调速三相异步电机，每台电机的输出轴通过万向联轴节与走行减速机构的减速器输入轴相连接，经过二级齿轮减速传递至车轴上，经二级减速，由大直齿轮( 抱轴) 传递给轮对驱动车轮转动，使电机车前进或后退。
一、减速器存在的问题
CJY40 /9GY - 750 型电机车应用于温度 -5 ～ 35 ℃，湿度小于 90% ，该电机车是直-交传动，采用 2 台 YVF - 110Q 变频调速牵引电机，每台电机额定功率为 110 kW，额定电压为 400 V，额定电流为 186 A，额定转速为 737 r/min，额定转矩为 1 425 N·m，防护等级为 IP55，主要用于地下矿洞重矿车组质量为 520 t 铁矿石的运输牵引。
减速器是原动机和工作机之间的独立闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩。该减速器是全封闭圆锥 - 圆柱两级减速器，可双向传动，减速器示意图如图 1 所示，第一级圆锥齿轮传动，第二级圆柱直齿轮传动。
在电机车运用过程中，有的减速器出现高速级锥齿轮打齿、滚动轴承损坏及减速箱渗油的问题，甚至损坏减速器，造成机车无法正常运行。只能用另一辆牵引机车将减速器损坏的机车低速拉到检修区，起车后将减速器移除运回公司进行维修，影响用户的正常施工生产，增加了机车售后成本。
二、电机车减速器问题分析
根据现场实际使用情况，拆下减速器高速级结构的部件进行分析研究，电机车减速器第一级圆锥齿轮传动在减速器高速级，牵引电机通过万向联轴节与法兰盘连接，当电机高速运转时，第一级圆锥齿轮的小锥齿轮轴(以下简称“高速轴”) 高速运转，改进前的高速级装配图见图 2。
现有高速轴(总长为 253 mm) 端的单个螺栓装配后螺栓头超出法兰盘端面，螺栓由于受到长期的可变负荷(振动和冲击) ，或由于其他原因，如上升和下降螺旋副的摩擦因数变化，不能满足自锁条件，导致之间的螺旋副相对滑动，使螺杆旋转，时间久了致使螺栓松动，此部位空间较小，螺栓头部偶尔与万向联轴节产生干涉，加速螺栓松开，使压盖、垫圈松动，随之圆螺母、螺钉、法兰盘松动，使高速轴的装配尺寸发生变化，致使高速轴端锥齿轮与大锥齿轮啮合不充分，受力不均匀，轴承受力也不均匀，导致高速轴或大锥齿轮的锥齿打齿或者轴承被损坏、减速箱渗油，造成轴“烧伤”，“粘齿”等现象。
三、改进措施
通过以上分析得知，因减速器高速轴的装配尺寸发生变化，导致高速轴锥齿轮、轴承损坏，减速箱渗油等质量问题发生。轴承的损坏大约 40% 都与润滑不良有关; 可见，良好的润滑对提高滚动轴承的疲劳寿命，减小摩擦与磨损，降低轴承表面温升和消除振动等有显著的效果。为了彻底解决减速器高速轴、滚动轴承损坏等问题，必须保证高速级的装配尺寸不会发生变化，采取以下措施:
(1) 减速器上箱体外部空间狭小，不仅要保证减速器高速级法兰盘与万向联轴节连接方式不变，还要保证高速级锥齿轮啮合状态良好。高速轴装配后，为使 2 个 M12 螺栓头部端部离万向联轴节相对距离大一些，只能缩短高速轴长度，对高速级装配进行设计改进，经过反复推算，将高速轴长度缩短至 236.5 mm，2 个 M12 螺栓头部端部离万向联轴节相对应距离增长 16.5 mm，杜绝了螺栓头部与万向联轴节干涉，保证了高速级的装配尺寸不发生变化。
(2) 为了减少维修成本，尽可能使用原来高速轴装配部件，通过对高速轴、压盖、法兰盘进行优化设计，如图 3 ～ 图 5 所示。把 2 个 M12 头部带孔螺栓、2 个垫圈穿入压盖中 2 个 ф13 孔中，拧入高速轴轴端面 2 个螺纹孔，再将防松铁丝穿入 2 个 M12 螺栓头部的孔内，2 个 M12 螺栓连接成 8 字防松状态，螺纹一直承受额外的压力和摩擦，当工作负荷发生变化时，摩擦力始终存在，可以有效利用铁丝的拉力使 2 个 M12 螺栓保证一定的拉紧力，不会产生旋动。这种螺栓防松结构简单，可直接通过检查铁丝的状态来判断螺栓是否松动，采用防松铁丝与弹簧垫圈组合的防松方式，以确保螺栓在安装后长期运行中的可靠性。
(3) 在组装完轴承座、轴承等件后，高速轴与大锥齿轮配合齿面接触率、锥齿轮的侧隙调整至最佳状态( 锥齿轮侧隙为 0.1 ～ 0.3 mm，锥齿齿面接触率齿长、齿高均大于 65% ) 后，现配调整垫，再组装各件，现场确定压盖(详见图 4) a 尺寸再加工，然后组装压盖，2 个螺栓拧紧后，2 个螺栓头部穿铁丝拧紧，2 个螺栓连接成 8 字防松状态; 法兰盘端面上开 1 个圆槽，圆槽内装密封圈，解决了减速箱的渗油问题。最后在轴承座端面上涂抹密封胶，压上轴承盖，6 个螺栓和垫圈将轴承盖与上箱体紧固。这样万向联轴节就不会与螺栓干涉，再加上 2 个螺栓头部穿铁丝拧紧，可以有效利用铁丝的拉力使螺栓保证一定的拉紧力，不会产生旋动，更不会使高速轴装配尺寸在高速运转时发生变化。改进后的高速级装配图如图 6 所示。
四、试验验证
对修复组装合格的减速器进行空载试验，图 7 为减速器空载试验装置。
减速器在 490 r/min、764 r/min、1 500 r/min 的转速下运转时，正反转时间各 30 min 后，轴承温升不大于 45 ℃，油池温升不大于 40 ℃，要求减速器运转平稳，不得有冲击、振动和异常响声。连接固定处不得松动，各密封处、结合处不得有渗油现象，经过测试减速器空载试验合格。
采用上述改进及装配工艺后，对返回公司的减速器高速轴进行维修、空载试验，运回铁矿现场实际应用一段时间后，运行情况良好。
五、结语
通过减速器高速级装配、高速轴、法兰盘、压盖等改进，有效利用铁丝拉力使螺栓保证一定的拉紧力，不会产生旋动。高速轴装配工艺改进，保证了高速轴的装配尺寸不会发生变化。经推广运用在新能源电池电机车上，并进行质量跟踪，到目前为止减速器使用性能良好，从根本上解决了减速器高速级锥齿轮打齿、轴承损坏和减速箱渗油故障的发生，提高了减速器质量，延长了减速器使用寿命，较好地实现了微区域范围内的环境保护，同时减少了减速器成本，提高了工矿电机车质量，树立了机车品牌形象。
参考文献略.