1、 检 测 维 护装备机械 收稿时间：作者简介：曾隆隆（），男，硕士，工程师，主要从事城市轨道交通车辆管理工作轨道交通车辆齿轮箱润滑油运行状态分析 曾隆隆广州地铁集团有限公司广州 摘要：为分析轨道交通车辆齿轮箱润滑油的运行状态，采用离线油液抽样检测、铜片腐蚀试验、油品清洁度检测等方法，得到润滑油理化性能劣化情况、添加剂消耗情况、污染物含量情况、齿轮系统磨损情况、齿轮系统润滑情况等。分析结果表明，轨道交通车辆行驶 万 后，齿轮箱润滑油各项理化性能指标均在标准范围内，添加剂未出现明显氧化消耗，底部润滑油清洁度良好，齿轮箱内部各零部件未见异常磨损，齿轮箱润滑系统状态良好。：，关键词：轨道交通；车辆；齿
2、轮箱；润滑油；运行状态 ：；中图分类号：文献标志码：文章编号：（）分析背景城市轨道交通车辆齿轮箱润滑油更换主要有故障换油和定期换油两种情况。故障换油主要根据齿轮油的性状，包括明显分层、发黑、发红、发黄、发白等异常现象，判断是否需要换油，不需要定量分析在用齿轮箱润滑油的理化性能指标、磨损元素含量、添加剂元素含量、污染物元素含量等情况。定期换油一般参照设备制造商推荐的换油周期，或应用经验推荐的换油周期。由于在用齿轮箱润滑油的使用寿命与城市轨道交通车辆的运营环境、运行工况、润滑方式、品牌、型号等因素相关，因此不宜直接使用齿轮箱制造商推荐的换油周期。通过定期监测在用齿轮箱润滑油的运行状态，综合分析在用
3、齿轮箱润滑油的理化性能检 测 维 护 装备机械 指标、添加剂消耗情况、污染物含量情况、齿轮系统磨损情况、齿轮系统润滑状态，在保障齿轮箱润滑油性能状态良好的前提下，制定科学合理的润滑油更换周期，可以节约设备维保成本。笔者就此对城市轨道交通车辆齿轮箱润滑油运行状态进行分析。齿轮箱结构城市轨道交通车辆齿轮箱安装在轮轴上，属于轮轴悬挂式，并通过吊杆连接到转向架构架上，主要作用是在车辆正常运行时传递驱动转矩，电机的输出转矩和运动通过联轴节、齿轮箱传递给车轴，从而实现车辆的牵引与制动。齿轮箱箱体通过两个圆锥滚子轴承安装于轮轴上，大齿轮通过热收缩固定在轮轴上，小齿轮通过固定轴承组安装于箱体中。齿轮箱采用飞溅
4、润滑，润滑油可以同时润滑齿轮和齿轮箱两端的轴承。齿轮轮齿根据 和 标准采用 材料渗碳磨齿制成，齿轮箱主要技术参数见表 。表 齿轮箱技术参数项目数值传动比 传动比一级 二级 车辆最大运行速度（）最大牵引转矩（）最大制动转矩（）短路转矩（）半磨耗轮最大电机转速（）环境温度 齿轮箱润滑现状以 润滑油为例，这是一种由合成基础油与添加剂配制而成的全合成齿轮箱润滑油。这一润滑油满足 性能等级，具有卓越的高温与氧化稳定性，并具有较高的黏度指数、低倾点和低温流动性，可以在极压与冲击负载的条件下实现负载承受能力。目前，国内城市轨道交通车辆齿轮箱润滑油没有统一的换油指标技术要求，各运营公司主要根据齿轮箱制造商推荐
5、的换油周期进行换油。齿轮箱制造商建议每年或每行驶 万 更换齿轮油，以先到为准。根据现场经验，按照齿轮箱制造商的维护建议更换下的齿轮箱润滑油外观颜色为黄褐色，无分层，底部无明显杂质，目视判断润滑油更换周期具有一定的可延长性。齿轮箱润滑油检测方案选取某在线运营城市轨道交通车辆开展在用齿轮箱润滑油油品跟踪研究，为保持油品跟踪研究的连续性和时效性，以城市轨道交通车辆齿轮箱润滑油运营 万 作为跟踪研究的起始里程，后续每隔 万 取样一次，前期 万 取样一次，中期 万 取样一次，后期 万 取样一次，且在原定齿轮箱润滑油换油周期内不作换油处理。每次抽检六个齿轮箱润滑油，齿轮箱编号分别为 、，其中四个齿轮箱为固
6、定抽样点，编号为 、，两个齿轮箱为随机抽样点，编号为 、。为确保抽取的在用齿轮油能够真实反映性状，在齿轮箱润滑油热状态下，即车辆回库后 内，使用专用取油器从齿轮箱注油口抽取中层油样，底层油样、表层油样均不具有代表性，每次抽取油样约 ，取样后若油位偏低，则需补加同款新油。齿轮箱润滑油换油周期评估方法主要有理化性能衰变评估法、磨损情况评估法、添加剂消耗情况评估法、污染物情况评估法，齿轮箱润滑油的检测项目主要包括理化性能指标、磨损元素含量、添加剂元素含量、污染物元素含量等。根据 重负荷车辆齿轮油（）换油指标，开展城市轨道交通车辆在用齿轮箱润滑油油品跟踪研究，在用齿轮箱润滑油检测项目有 运动黏度变化率
7、、水分含量、酸值变化值、铁元素含量、铜元素含量等。齿轮箱润滑油劣化分析 理化指标齿轮箱润滑油装车前，运动黏度为 ，中要求齿轮箱润滑油 运动黏度变化率不超出 ，因此在用齿 检 测 维 护装备机械 轮箱润滑油 运动黏度应在 范围内。各抽样点在用齿轮箱润滑油 运动黏度随车辆运行里程的变化趋势如图 所示。由图可知，各抽样点在用齿轮箱润滑油 运动黏度随运行里程的增大总体变化很小，并且始终在标准限值范围内。图 各抽样点齿轮箱润滑油 运动黏度变化趋势齿轮箱润滑油装车前酸值为 ，中建议齿轮箱润滑油酸值变化率不超出 ，因此在用齿轮箱润滑油酸值建议在 范围内。各抽样点在用齿轮箱润滑油酸值随车辆运行里程的变化趋势如
8、图 所示。由图 可知，各抽样点在用齿轮箱润滑油酸值随运行里程的增大总体变化不大，大部分抽样点齿轮箱润滑油的酸值在标准建议限值范围内，小部分抽样点齿轮箱润滑油的酸值小幅超出标准建议限值。图 各抽样点齿轮箱润滑油酸值变化趋势在用齿轮箱润滑油的 指数可以在一定程度上反映齿轮箱的内部磨损情况。指数与齿轮箱润滑油中的铁屑含量及颗粒大小成线性相关，中未对齿轮箱润滑油 指数进行限定。各抽样点在用齿轮箱润滑油 指数随车辆运行里程的变化趋势如图 所示。由图 可知，各抽样点在用齿轮箱润滑油 指数随运行里程的增大总体变化不大，表明齿轮箱内部齿轮、滚动轴承等未出现异常磨损。图 各抽样点齿轮箱润滑油 指数变化趋势 磨损
9、元素含量 中要求在用齿轮箱润滑油铁元素含量限值为不高于 。各抽样点在用齿轮箱润滑油铁元素含量随车辆运行里程的变化趋势如图 所示。由图 可知，各抽样点在用齿轮箱润滑油铁元素含量随运行里程的增大总体呈缓慢上升趋势，但在用齿轮箱润滑油铁元素含量始终远低于标准限值，表明齿轮箱中含有铁元素的齿轮、滚动轴承等存在轻微的运动磨损。图 各抽样点齿轮箱润滑油铁元素含量变化趋势 中要求在用齿轮箱润滑油铜元素含量限值为不高于 。各抽样点在用齿轮箱润滑油铜元素含量随车辆运行里程的变化趋势如图 所示。由图 可知，各抽样点在用齿轮箱润滑油铜元素含量随运行里程的增大总体呈缓慢上升趋势，但在用齿轮箱润滑油铜元素含量始终远低于
10、标准限值，表明齿轮箱中含有铜元素的保持架及相关垫片存在轻微的运动磨损。添加剂元素含量在齿轮箱润滑油中添加极压抗磨添加剂，可以提高极压抗磨性能。极压抗磨添加剂主要含有磷、锌、钙、镁等元素，通常采用磷元素含量评估齿轮箱润滑油添加剂的消耗量。中未对齿轮箱润滑油磷元素含量进行限定。各抽样点在用齿轮箱润滑油磷元素含量随车辆运行里程的变化检 测 维 护 装备机械 图 各抽样点齿轮箱润滑油铜元素含量变化趋势趋势如图 所示。由图 可知，各抽样点在用齿轮箱润滑油磷元素含量随运行里程的增大总体变化趋势不大，表明在用齿轮箱润滑油添加剂未出现明显的氧化消耗。图 各抽样点齿轮箱润滑油磷元素含量变化趋势 污染物元素含量城
11、市轨道交通车辆齿轮箱的污染源主要有水分、粉尘等，通常采用水分含量及硅元素含量来评估齿轮箱的密封性能。水分含量超标，会加速齿轮箱润滑油氧化，甚至引起油品乳化，进而引起齿轮箱内部零部件腐蚀，严重影响齿轮箱润滑油的润滑性能和使用寿命。粉尘等固体颗粒侵入齿轮接触区域或者轴承间隙内，将会引起摩擦接触面磨粒磨损，严重影响齿轮箱的使用寿命。中要求在用齿轮箱润滑油水分质量分数低于 。各抽样点在用齿轮箱润滑油水分质量分数均小于 ，远低于标准限值，表明齿轮箱润滑系统密封性能良好，基本不存在外界水分侵入。中未对齿轮箱润滑油硅元素含量进行限定。各抽样点在用齿轮箱润滑油硅元素含量随车辆运行里程的变化趋势如图 所示。由图
12、 可知，各抽样点在用齿轮箱润滑油硅元素含量随运行里程的增大总体变化趋势很小，表明齿轮箱润滑系统密封性能良好，基本不存在外界粉尘颗粒侵入。图 各抽样点齿轮箱润滑油硅元素含量变化趋势 油品腐蚀 石油产品酸值的测定 电位滴定法 中要求采用酸值作为润滑油报废指标，通过实际应用情况综合判断。为探究在在用齿轮箱润滑油各项理化性能指标均正常的情况下，酸值略有偏高是否会加速齿轮箱零部件的腐蚀，采用铜片腐蚀试验方法评价齿轮箱润滑油产生铜腐蚀的相对程度。根据 石油产品铜片腐蚀试验法要求，将试样铜片浸没在不同酸值的齿轮箱润滑油试管中，将试管浸入到齿轮箱润滑油实际运用温度、标准推荐试验温度 、更高试验温度 的油浴中放
13、置，取出试样铜片，经洗涤后干燥，再与腐蚀标准色板进行对比，根据试样铜片的变色情况判定在用齿轮箱润滑油的腐蚀级别。在用齿轮箱润滑油铜片腐蚀试验结果见表 。由表 可知，在 下，不同酸值的在用齿轮箱润滑油铜片腐蚀等级均为轻度变色 ；在 下，不同酸值的在用齿轮箱润滑油铜片腐蚀等级为轻度变色 或中度变色 ；在 下，不同酸值的在用齿轮箱润滑油铜片腐蚀等级均为中度变色 。试验结果表明，未发现铜片腐蚀等级与齿轮箱润滑油的酸值存在相关性。油品清洁度齿轮、滚动轴承等磨损产生的颗粒物一般沉在底部油层，采用 倍显微镜对底部油层进行定性检查。显微镜检查结果表明，底部油层中有少量正常磨粒，无固体金属颗粒物，油品清洁度良好
14、。将底部油品放在离心机上，转速为 ，时间为 ，分离出油品中的固体铁颗粒。结果表明，离心管底部存在少量沉淀物，即油品中的氧化产物，无固体金属颗粒物。分别在离心前后测量油品中铁元素含量，见表。分析可知，离心前后油品中铁元素 检 测 维 护装备机械 表 齿轮箱润滑油铜片腐蚀试验结果温度 酸值（）铜片腐蚀等级 含量无明显变化，表明油品中铁元素基本是溶解在油品中，而不是悬浮在油品中。表 油品中铁元素含量状态铁元素含量（）离心前 离心后 齿轮箱内部检查工业内窥镜可以探查到城市轨道交通车辆齿轮箱内部零部件的表面状态，通过获取齿轮箱内部齿轮、齿面、轴承等表面高清图像，可以综合评判齿轮箱内部磨损、腐蚀情况。齿轮
15、箱内部零部件表面图像如图 所示。由图 可知，齿轮箱内部大齿轮、小齿轮、中间齿轮、轴承保持架等表面润滑状态良好，齿轮齿面未出现点蚀、剥落、黏着、裂纹等异常现象，轴承保持架表面也未出现磨损、擦伤、剥落等异常现象。齿轮箱内部各零部件未见异常磨损，表明齿轮箱润滑系统状态良好。图 齿轮箱内部零部件表面图像 结束语通过对城市轨道交通车辆齿轮箱润滑油运行状态进行分析，齿轮箱润滑系统密封良好，无外界粉尘粒子、水分等侵入。齿轮箱润滑油在使用 万 后，各项理化性能指标均在标准限值内，添加剂未出现明显的氧化消耗，底部油品清洁度良好。齿轮箱润滑油在使用 万 后，齿轮箱内部各零部件未见异常磨损，齿轮箱润滑系统状态良好。
16、齿轮箱润滑油在实际运行工况下，酸值小幅超出标准建议限值，其它各项指标均在标准限值内，不会加剧齿轮箱内部含铜部件的腐蚀，也不会引起铜元素含量异常升高，齿轮箱润滑油仍可继续使用。参考文献 刘洪春，刘向宇，卞荣俊，等 地铁车辆润滑系统磨损劣化识别及润滑油更换周期优化研究 现代城市轨道交通，（）：杨南，郑虹，闫瑾，等 商用车齿轮油长换油周期试验研究 汽车工艺与材料，（）：张锦锦 动车组齿轮箱油液检测与故障诊断系统的研究 兰州：兰州交通大学，周俊丽 神东煤炭集团设备润滑管理及油液综合分析技术研究 西安：西安建筑科技大学，贾朋磊 地铁车辆齿轮箱润滑油使用寿命研究 轨道交通装备与技术，（）：何晓玲 关于延长
17、重庆单轨车齿轮箱润滑油使用周期的建议 今日轨道交通 年论文汇编 ：（下转第 页）检 测 维 护装备机械 结束语板式换热器在油田采出水余热利用项目中是关键设备，笔者主要对板式换热器在油田集输站库采出水余热利用项目中出现的堵塞、泄漏、气阻常见问题进行分析，并提出解决方法，以供业内参考。参考文献 张鑫鹏，魏立峰，苑玮琦，等 基于机器视觉的板式换热器板片微裂纹检测方法研究 机电工程，（）：祁鲁梁，李永存，张莉 水处理药剂及材料实用手册 版 北京：中国石化出版社，韩丽岩，韩佳彤 污水水质对换热器性能的影响及解决方案 建筑与预算，（）：毕海洋，端木琳 污水源热泵污水侧流化除垢与强化换热性能 土木建筑与环境
18、工程，（）：戴行楠 污垢对城市原生污水换热的影响 北京：中国矿业大学，曲云霞，李梅，杨勇，等 污水源热泵系统污水水质与换热器材质的选择 可再生能源，（）：，黎庆明 论板式换热器的反冲洗排污 山西建筑，（）：杨崇麟 板式换热器工程设计手册 北京：机械工业出版社，王传伟，贾文广，梁晓明，等 基于正交试验的凸台型全焊接板式换热器优化 机械制造，（）：（编辑：尔东檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯）（上接第 页）黄芸琪，张朝前，糜莉萍，等 国内动车组齿轮箱润滑现状及发展趋势 润滑油，（）：刘新，伏喜胜，潘元青，等 齿轮润滑技术新进展 润滑油，（
19、）：黄晓丹，裴帮，李优华，等 基于二阶同步挤压变换的齿轮箱故障识别 机电工程，（）：高军，李来顺，赵海板，等 高速动车组齿轮油换油周期研究 润滑与密封，（）：，杨策，梁培沛，孙玉彬，等 风力发电机组偏航和变桨减速器在用齿轮油更换周期的研究 工程机械，（）：重负荷车辆齿轮油（）换油指标：石油产品酸值的测定 电位滴定法：石油产品铜片腐蚀试验法：王丽晖，高巍，潘英胜 热轧生产线液压系统油品清洁度的检测方法 鞍钢技术，（）：，（编辑：文文檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯）（上接第 页）王秀俊，张俊东，朱珊 汽车悬架弹簧钢丝生产工艺研究 金属制品，（）：郭泽尧，邢耀进 弹簧钢疲劳寿命不稳定原因分析 金属材料与冶金工程，（）：，马志军，耿恒亮，李艳梅，等 改善 盘条组织的工艺研究 轧钢，（）：潘小静，赵宜，彭磊 钢汽车稳定杆矫直断裂失效分析 现代冶金，（）：（编辑：尔东）
