4.3.2.2.1. H hỏng trục bánh xe
*/ Phơng pháp kiểm tra trục bánh
Để kiểm tra độ hao mòn kích thớc hình học của trục bánh xe ngời ta dùng panme, thớc cặp, thớc lá thích hợp với thớc đo độ dài kích thớc khi sửa chữa.
a. Đờng kính đoạn trục lắp ổ đỡ trục động cơ điện kéo. - Nguyên hình: ∅184.83 mm ữ∅184.9 mm.
- Kích thớc cho phép: ∅183 mm ữ∅184.83 mm. - Kích thớc loại bỏ: ∅180 mm.
b. Trên đoạn trục: ∅185 mm, dài 260 mm, phải đo ở 3 mặt cắt ngang cách đều và ở mỗi mặt phẳng đo ở hai vị trí vuông góc với nhau, các trị số đo đợc dùng để tính độ côn, ô van thực tế của trục và so sánh với hạn độ quy định của quy trình sửa chữa.
c. Dùng mắt thờng, kính lúp để kiểm tra sự cào xớc và độ nhấp nhô của bề mặt làm việc trên đoạn trục ∅185 mm.
d. Dùng căn lá hoặc lăn qua chì lá để kiểm tra khe hở hớng kính của các vòng bi.
e. Kiểm tra bề mặt làm việc của các vòng bi xem có bị bong tróc, cháy, bó, hay vỡ không. f. Kiểm tra sự bong tróc, nứt gãy các bề mặt làm việc của bánh răng bị động bằng thiết bị chuyên dùng nh dò siêu âm, điện từ, kính lúp, mắt thờng.
g. Dùng bộ kiểm tra vết nứt điện từ để kiểm tra nứt rạn các bề mặt làm việc của trục.
Trục bánh xe thờng bị mòn cổ trục lắp ghép với bạc động cơ điện kéo. Mòn cổ trục có thể mòn tróc, xớc vẹt, mòn không đều tạo nên độ ô van vợt hạn độ cho phép, hoặc đờng kính cổ trục bị giảm nhỏ, tăng khe hở lắp ghép giữa trục và bạc đỡ vợt hạn độ cho phép …
Nguyên nhân của các h hỏng trên chủ yếu do chế độ bôi trơn và chất lợng bôi trơn không đảm bảo, giữa các bề mặt có sự chuyển động tơng đối làm việc ở chế độ ma sát khô, tải trọng làm việc lớn, ứng suất tiếp giữa chúng vợt quá giới hạn bền của vật liệu gây ra hiện tợng kết dính cục bộ, các vùng kim loại bị tróc… phá huỷ bề mặt.
Ngoài ra, trục bánh còn có thể bị nứt và gãy trục do tác động cơ giới. Dới tác dụng của tải trọng tĩnh và động thay đổi liên tục, ở những vị trí tập trung ứng suất nh các góc lợn của cổ trục do thay đổi đờng kính, tại vị trí lắp bánh xe…sau một thời gian vận dụng của đầu máy sẽ xuất hiện các vết nứt tế vi. Những vết nứt đó dần dần lan ra thành vết nứt lớn và cuối cùng phá huỷ trục bánh xe. Hiện tợng phá huỷ kim loại từ từ và lâu dài trong điều kiện chịu tác dụng của ứng suất thay đổi theo chu kỳ gọi là sự phá huỷ vì mỏi. Đây là nguyên nhân chủ yếu gây nứt và gãy trục bánh xe.
Sự xuất hiện của các vết nứt mỏi có liên quan tới các đặc điểm cấu trúc tinh thể kim loại. Các tinh thể này định hớng khác nhau do điều kiện kết tinh, điều kiện gia công khác nhau nên không đồng nhất, tính không đồng nhất đó dẫn đến các tinh thể có độ chống đỡ tải trọng bên ngoài khác nhau, nghĩa là có độ bền khác nhau. Kim loại có cấu trúc đa tinh thể, có tạp chất và có lỗ hổng sẽ tạo ra ứng suất tập trung.
Giai đoạn đầu phá huỷ mỏi là kết quả tác dụng của các ứng suất tiếp nên biến dạng lập đi lập lại nhiều lần, nghĩa là khi dới tác dụng của các ứng suất tiếp sự yếu dần do phá huỷ các phần tử yếu hơn sẽ đợc bù trừ bởi sự biến hoá của những phần tử bền hơn, nhng cũng có thể do hiện tợng ngợc lại. Khi các vết nứt xuất hiện dới ảnh hởng của nguyên nhân nào đó sẽ tăng lên và liên kết lại thành vết nứt chung. Trong trờng hợp này ứng suất pháp đóng vai trò quan trọng. Sự tạo thành vết nứt mỏi trong phần lớn các trờng hợp xảy ra theo hớng tác dụng của ứng suất pháp tuyến lớn nhất.
Sự hình thành vết nứt mỏi thờng gặp ở bề mặt kim loại ở những nơi tập trung ứng suất lớn, nhng cũng có thể hình thành bên trong kim loại. Vết nứt không lan truyền toàn bộ thể tích mà chỉ lan truyền theo một mặt cắt có những phần tử tơng đối yếu có cấu trúc vật lý không đồng nhất, nghĩa là phá huỷ do mỏi mang tính chất cục bộ. Vết nứt mỏi trên bề mặt chi tiết do ứng suất uốn và xoắn có chu kỳ và cả khi kéo nén chu kỳ.
4.3.2.2.2. H hỏng bánh xe
Bánh xe đầu máy Đổi mới D19E thờng có một số h hỏng cần chú ý trong quá trình kiểm tra sửa chữa sau:
- Mòn mặt lăn và gờ bánh xe. - Mòn vẹt bề mặt mặt lăn bánh xe.
Mài mòn mặt lăn và gờ bánh xe là h hỏng phổ biến của bánh xe, là kết quả xảy ra do ma sát giữa bánh xe và đờng ray. Mài mòn làm cho kích thớc hình dạng, tình trạng chất lợng bề mặt ban đầu của mặt lăn thay đổi, bắt buộc phải tiến hành sửa chữa hoặc thay thế mới có thể tiếp tục sử dụng.
Khi mòn mặt lăn và gờ bánh xe đờng kính bánh xe bị nhỏ đi, kích thớc bề mặt gờ bánh xe giảm xuống, đặc biệt là phần mặt lăn sát gờ bánh, mặt lăn bị lõm sâu, làm thay đổi độ côn ban đầu dẫn đến bánh xe hoạt động không bình thờng trên đờng thẳng cũng nh đờng cong, nếu tiếp tục hoạt động bánh xe sẽ bị lết cục bộ, nhất là khi vào đờng cong, bánh xe tiếp tục bị mòn nặng nề hơn nguy hiểm đến an toàn chạy tàu.
Mặt khác trong quá trình vận dụng đầu máy, độ mòn giữa các bánh xe trong cùng một trục cũng nh trên các trục hoàn toàn khác nhau. Do đó sự chênh lệch đờng kính giữa chúng ngày càng lớn, hiện tợng lết bánh xe ngày càng nặng, ảnh hởng tới sức kéo bám, năng lực của đầu máy hạn chế, tiêu hao nhiên liệu tăng, hiệu suất của đầu máy giảm.
Để kiểm tra mức độ mài mòn của mặt lăn và gờ bánh xe, có thể sử dụng dỡng hoặc thiết bị đo chuyên dùng. Dới đây là cấu tạo của một thiết bị đo đợc sử dụng phổ biến trong thực tế sản xuất. Sh Sd 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Phơng pháp xác định độ mòn frofin mặt lăn và gờ bánh
1.Bộ phận dẫn hớng mặt lng 2.Cán thớc đo Sd
3.Tay định vị 4.Cán thớc đo Sd
5.Giá dẫn thớc trợt 6.ốc chốt 7.Mặt thớc đo Sd 8.ốc chốt 9.Mặt trợt chỉ số qr 10.Vạch đỏ Sd.Chiều dày gờ bánh Sh.Chiều cao gờ bánh
Đặc trng cho độ mòn mặt lăn bánh xe đợc xác định bởi chiều cao gờ bánh xe “Sh”. Chiều cao gờ bánh xe tối đa đợc phép trong vận dụng đầu máy là 36,5 mm.
Sd
Sh
Chiều cao Sh và chiều dày Sd của gờ bánh
Bên cạnh mòn mặt lăn, hiện tợng mòn gờ bánh xe cũng thờng xuyên xảy ra, làm cho khả năng chịu tải theo chiều ngang của gờ bánh giảm nhanh, chiều dày gờ bánh giảm xuống là một trong những nguyên nhân chủ yếu gây trật bánh xe khi đi qua ghi và đờng cong trong trờng hợp bán kính cong nhỏ, tốc độ thông qua cao.
Đặc trng cho độ mòn gờ bánh xe đợc xác định bởi độ sắc của gờ bánh “qr” và số đo bề dày gờ bánh xe “Sd”.
Hạn độ cho phép trong vận dụng đối với:
+ Độ sắc của gờ bánh xe “qr” không lớn hơn 4,5 mm. + Chiều dày gờ bánh xe “Sd” không nhỏ hơn 18,0 mm.
Nguyên nhân trực tiếp gây ra mòn hỏng mặt lăn và gờ bánh xe đầu máy là do hiện t ợng rẫy máy vì quá tải khi lên dốc, cờng độ làm việc của bánh xe tăng lên, sức cản đầu máy tăng dẫn đến hao mòn bánh xe đầu máy tăng. Hay khi bó hãm, lực hãm quá lớn làm cho các bánh xe bị trợt trên đờng ray; hoặc trợt cục bộ từng bánh xe trên ray do đờng kính các bánh xe chênh lệch lớn, các bánh xe mòn không đều, độ côn thay đổi, mất khả năng chuyển động rắn bò để cân bằng vận tốc dài.
Tại các điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt ray xuất hiện các liên kết kim loại, làm cho bề mặt kim loại tại đó bị tróc ra, kém bền hơn, gây ra các vết lõm, hay vết chai cứng nơi kim loại bị dính. Hiện tợng biến cứng mòn tróc làm tăng hệ số ma sát, làm cho cờng độ mài mòn càng tăng lên, bề mặt kim loại bánh xe bị phá huỷ càng khốc liệt do mài mòn cơ giới. Đồng thời do ma sát bánh xe và đờng ray, giữa bánh xe và guốc hãm lớn làm tăng nhanh nhiệt độ bề mặt tiếp xúc. Dới tác dụng của nhiệt độ cao, cấu trúc tinh thể của lớp bề mặt kim loại thay đổi hoặc biến dạng trợt, cấu trúc tinh thể biến dạng trợt làm thay đổi cơ tính cục bộ nên khả năng chịu mài mòn thay đổi. Nên bề mặt bánh xe chịu ảnh hởng mòn vì nhiệt, hay bị biến dạng dẻo gây nên tróc bề mặt bánh xe.
Mặt khác, với những bánh xe đã qua hàn đắp gờ bánh xe và tiện lại mặt lăn, nếu trong quá trình hàn không chấp hành tốt các quy định về công nghệ hàn (không gia nhiệt trớc khi hàn, sử dụng chế độ hàn không hợp lý, que hàn không đúng tiêu chuẩn, quá mềm, hàn trong môi trờng bảo vệ kém…), thì sẽ dẫn đến mối hàn chất lợng kém, rỗ khí, rỗ xỉ, tính chất cơ lý của lớp kim loại bề mặt bánh xe bị thay đổi cục bộ. Từ đó độ mòn giữa các bánh xe sẽ không đều và tăng nhanh, thúc đẩy quá trình phá huỷ kim loại gây nên tróc, nứt.
Độ mòn của bộ trục bánh xe chịu ảnh hởng của điều kiện làm việc của đầu máy. Điều kiện làm việc kém, đờng xấu, lồi lõm nhiều, bán kính cong của đờng nhỏ, thay đổi hớng quanh co sẽ làm cho bánh xe mòn nhanh, tuổi thọ bộ trục bánh giảm xuống càng nhanh.
Ngoài ra, độ mòn của bộ trục bánh còn chịu ảnh hởng của kết cấu đầu máy. Kết cấu bầu dầu dạng thanh kéo có khớp quay cao su giảm chấn có độ đàn hồi nhỏ, hạn chế độ dịch chuyển ngang nhỏ, lực tác động lên gờ bánh xe lớn. Hệ thống lò xo đơn, độ cứng cao, dao động lắc ngang đầu máy lớn, biến thiên biên độ dao động lớn làm tăng xung lực tác động lên trục bánh xe khi chạy trên đờng. Tải trọng thay đổi tác dụng lên bộ trục rất lớn làm tăng độ mài mòn cơ giới của bánh xe. Trong hệ thống truyền động, các động cơ điện kéo hoạt động độc lập dễ phát sinh hiện tợng rẫy máy, bánh xe quay trợt trên mặt đờng ray gây mòn mặt lăn cũng nh gờ bánh xe nhanh.
4.3.2.2.3. H hỏng bạc treo động cơ điện kéo
Bạc treo động cơ điện kéo có dạng hình ống, có vai chia làm hai nửa trong quá trình làm việc, mặt ngoài đợc lắp cố định bằng then với vỏ động cơ điện kéo. Mặt trong là một lớp kim loại chống mòn (ba bit) tiếp xúc với cổ trục bánh xe chịu ma sát trợt. ở nửa bạc trên có khoét
thủng một lỗ vuông dùng để luồn bấc dầu đa dầu đến bôi trơn bề mặt làm việc, ở phần đầu của bạc cũng đắp một lớp hợp kim chống mòn để hạn chế dao động dọc.
Trong quá trình làm việc bạc treo động cơ bị mòn, côn, ô van, quá hạn độ hoặc bị tróc cả lớp kim loại mòn ở mặt đầu và mặt trụ của bạc.
4.3.2.2.4. H hỏng bánh răng bị động
Bánh răng bị động là một bánh răng hình trụ, đợc lắp có độ dôi lớn trên trục bánh xe. Tỷ số truyền giữa bánh răng chủ động đầu trục động cơ điện kéo và bánh răng bị động trên trục bánh xe là:16/17.
Trong quá trình làm việc của đầu máy bánh răng có thể bị gãy, nứt, vỡ, mẻ, tróc bề mặt răng, mòn bề mặt làm việc của răng…
4.3.2.3. Quy trình công nghệ sửa chữa bộ trục bánh4.3.2.3.1. Quy trình công nghệ 4.3.2.3.1. Quy trình công nghệ
Quy trình công nghệ sửa chữa bộ trục bánh đợc lập ra từ bớc đầu tiên là cẩu bộ trục bánh vào khu vực sửa chữa, cho đến bớc công nghệ cuối cùng là cẩu bộ trục ra khu vực tổng lắp giá chuyển, để sẵn sàng lắp ráp.
Trong quá trình kiểm tra, sửa chữa bộ trục bánh, có thể cần phải giải thể bộ trục bánh để thay những bộ phận bị h hỏng, nhng cũng có thể chỉ phải đa trục bánh lên tiện lại mặt lăn là hoàn thành quá trình sửa chữa.
Quy trình sửa chữa bộ trục bánh xe
Kiểm tra bộ trục bánh (thân trục, mặt lăn, vành bánh…)
Tiện lại frofin mặt lăn và gờ bánh H hỏng nặng Giải thể các bộ phận Lắp ghép trục bánh Nghiệm thu H hỏng nhẹ (trong hạn độ sửa chữa)
Thay mới trục, bánh xe hoặc bánh răng truyền động
Lăn ép cổ trục
Đạt yêu cầu Không đạt yêu cầu Cẩu bánh xe vào khu vực sửa chữa
Hàn đắp gờ bánh
Kiểm tra Loại
4.3.2.3.2. Kiểm tra bộ trục bánh
*/ Cơ sở lí thuyết cho bớc kiểm tra bộ trục bánh
Bớc đầu tiên trong quá trình sửa chữa là kiểm tra bộ trục để chẩn đoán những h hỏng có thể có, từ đó có thể đa ra phơng án sửa chữa thích hợp nhất (có cần thiết phải giải thể toàn bộ bộ trục bánh ra hay không?). Đối với mỗi phơng án thì ta có quy trình sửa chữa khác nhau. Những phơng pháp kiểm tra h hỏng của bộ trục bánh đã đợc em đề cập ở phần [4.3.2.1].
Căn cứ vào kết quả kiểm tra, có thể phân loại các trục bánh bị h hỏng làm 3 mức độ cần sửa chữa khác nhau nh sau:
1. Mức 1: Các trục bánh xe cần giải thể để sửa chữa
a. Giải thể bộ trục bánh xe để loại bỏ các chi tiết bị h hỏng nh sau: - Có vết nứt ngang ở bất kỳ vị trí nào.
- Có vết nứt dọc vợt quá mức cho phép của quy trình sửa chữa.
- Hết kích thớc sử dụng hoặc còn lợng dự trữ, nhng sau sửa chữa hạn độ đó không thể vận hành đến lần sửa chữa kế tiếp.
- Bị các h hỏng cục bộ nghiêm trọng, không đủ kích thớc sửa chữa nh cào xớc sâu ngõng trục, thân giữa trục, bánh răng bị mẻ, vỡ, v.v…
b. Giải thể bộ trục bánh xe để sửa chữa đối với các chi tiết:
- Trục bánh bị cong, cho phép uốn, nắn lại, sau đó kiểm tra đạt yêu cầu thì cho phép hạ cốt trục.
- Lỗ moayơ bánh xe bị xoay lỏng, cho phép hàn đắp và gia công lại lỗ moayơ.
- Các vị trí bệ bánh (vai trục) của trục không đảm bảo kích thớc để đủ độ dôi quy định (sau nhiều lần ép tháo và lắp) thì cho phép gia công hạ cốt theo quy trình sửa chữa mà nhà chế tạo cho phép.
c. Giải thể bộ trục bánh xe để thay lẫn hoặc thay mới:
- Đối với bánh xe h hỏng cho phép thay thế lẫn bánh xe khác tơng đơng - Các bánh xe hết hạn độ sử dụng thì cần phải thay mới.
- Trục bánh xe h hỏng nặng hoặc sửa chữa nhiều lần không thể hạ cốt đợc. - Các h hỏng của bánh răng cần thay thế bánh răng khác.
2. Mức 2: Các trục bánh xe bị mòn gờ cần hàn đắp
Cẩu ra khu vực lắp ráp, sẵn sàng lắp ráp
Đối với các trục bánh xe có gờ bị mòn nhiều hơn mặt lăn, thì phải đa các trục bánh này vào vị trí hàn đắp gờ bánh nhằm tận dụng lợng dự trữ hao mòn của mặt lăn bánh xe. Sau khi hàn đắp, ta tiến hành tiện lại mặt lăn theo đúng biên dạng mặt lăn mới.