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简论内燃机车振动引发司机职业病的预防和处理

【文章摘要】

内燃机车作为铁路运输牵引列车的动力设备,在现在虽不是铁路运输的主要机型,但从我段担任的运输任务来讲,中段、各站段的吊小机车仍起着重要的作用。在实际运用中,由于线路的不平顺等外界因素,和内部机械运转产生的共振等因素的共同激励会产生各种各样的振动。《柴油机机车车内设备机械振动烈度评定办法》(TB/T3164-2007)对内燃机车车体内的设备振动强烈程度的评定准则、测量方法、测量仪表等进行了规定和说明,振动强烈程度低于某一数值就属正常;但是严重的振动可带来许多危害,如造成机车零部件破损,产生较强烈的异常声音,使机车乘务员感到身处噪音和振动环境中,造成精神疲乏、头晕目眩、情绪不稳,不但不利于安全生产,也不利于劳动保护,极易引发职业病等。

【关键词】

内燃机车;振动;预防;处理

1 原因分析

引起内燃机车振动的原因主要有如下几个方面:柴油机发电机组的振动通过4个橡胶锥形减振器传递给车体;起动发电机振动;励磁机振动;油压减振器故障;各组轴箱弹簧的负荷高度差太大;机车运行时车轮直径差太大引起振动等。

1.1柴油机发电机组的振动

干线内燃机车如DF4、DF8型机车柴油机曲轴的曲柄呈十字镜面对称,理论上曲轴的离心惯性力及其力矩和活塞连杆组的离心惯性力及其力矩、往复惯性力均应平衡,但事实上由于加工尺寸及精度误差及各件的内部组织并非完全均匀一致,存在不平衡;同时由于16个喷油泵、喷油器的零部件加工尺寸和精度误差及组装质量存在差异,供燃烧室燃烧的柴油压力和数量不可能一致,会使各缸爆发压力不一致,在运行时产生不平衡。柴油机的弹性联轴节、硅油减振器自身由于加工和组装的原因,对曲轴中心旋转时也会产生不平衡;主发电机的转子由于加工和组装时会产生误差,旋转时也会产生不平衡,上述这些不平衡都有可能引起柴油发电机组的振动,进而引起车体振动。柴油发电机组通过4个弹性支承与车体相连,弹性支承的4个橡胶锥形减振器的性能存在差异,有可能导致柴油发电机组的4个支承点的上平面不在同一个平面内,在柴油机运转时产生振动。

1.2起动发电机和励磁电机振动

起动发电机和励磁电机由于轴承精度差或轴承故障、转子不平衡、转子与定子间的间隙不均匀、起动发电机或励磁电机与变速箱输出轴之间的同轴度差、4个支承点不平、安装座或下方的地板有裂纹等,可能引起起动发电机和励磁电机振动,进而引起机车车体振动。

1.3车轮直径差太大

同一轮对的2个车轮、同一转向架的4个车轮或2台转向架的8个车轮的直径差如果相关太大,机车在钢轨上运行时有可能产生振动。

1.4油压减振器故障

内燃机车装有8个垂向油压减振器,还有的装有8个横向油压减振器,分别用于在机车运行时减小垂向和横向的振动,当某一个油压减振器因弹簧失效、漏油或减振器体内孔拉伤时有可能引起振动。

1.5轴箱弹簧不匹配

轴箱弹簧是机车垂向减振系统的重要组成部分,各组轴箱弹簧的负荷高度如果相差太大,将使弹簧的受力不均匀,可能引起振动。

1.6变速箱或通风机振动

变速箱或通风机因轴承故障,或者是变速箱的齿轮配合不良或故障、通风机的叶轮不平衡或故障等都会发生振动,并将振动传至机车车体。

2 振动的预防及处理

由于解决机车振动非常费力、费时,采取预防措施非常有必要。从上述的分析可以看出,引起机车振动的原因是很多的,我段在修理DF4、DF8B型机车的过程中,由上述原因引起的振动都发生过。要防止机车发生振动,在机车修理过程中,要严格按技术条件的要求控制各旋转件的不平衡量,严格控制同一台柴油机的活塞组重量差、连杆组重量差及活塞连杆组的重量差;按产品图纸、中修规程的要求对上述提及的轴箱弹簧承载高及自由高、车轮直径、垂向和横向油压减振器阻尼系数进行选配;对主发电机、起动发电机和励磁电机,除控制本身的转子动不平衡量和转子与定子之间的间隙外,调平及调节与相关连接法兰之间的同轴度也非常重要。

对于内燃机车来说,机车乘务员和劳动安全保护部门最关心的是司机室的振动,现就针对司机室的振动处理进行探讨。在上述提及的引起机车振动的原因中,最难处理的是由柴油发电机组引起的振动,所有在柴油机活塞、连杆进行配重时必须严格控制重量差,如有条件可以将重量差控制在最小或相同的程度。对于由起动发电机或励磁电机、通风机、变速箱等引起的振动,可以采用外观检查(用手摸或目测),发现某个部件或部件下方的地板有明显振动,采用更换相关部件或调平或调整同轴度的方法,可快速解决。由一台车的车轮直径差太大引起的振动,主要发生在机车运用过程中,个别车轮非正常磨损,这类故障可以测量轮径进行判断,当判断发现轮径误差较大,可采用镟修轮对或更换车轮的办法进行处理。因轴箱弹簧不匹配产生的振动,一般发生在机车经大、中修后刚投入使用时。判断时,可采用排除法,先排除车上部件引起的振动后,再考虑轴箱弹簧的匹配是否合适;也可先外观检查,或用直尺等测量各轴箱弹簧下弹簧座至车体下底面的高度尺寸,如相差较大(达10 mm以上),则有可能引起振动。对于柴油发电机组引起的振动,可先用测振仪按照TB/T3164-2007中的方法检测柴油发电机组的振动,其振动烈度是在正常工作状态还是在非工作状态,找出振动最大的点。如果振动最大点在主发电机,应检查主发电机的支架紧固螺栓是否有断裂或松动,检查转子支架是否有明显的裂纹,如有,则拆下修理或更换主发电机。如果柴油机车运行中各缸爆发声音不均衡,则应检查喷油泵供油量、喷油器喷油压力和雾化状态,检查调整进排气门间隙。在排除了柴油发电机组自身的故障后,可以采用将主发电机的转子与联轴节之间的位置旋转180º或90º的方法,也可采用将弹性联轴节与曲轴之间的相对位置旋转180º或90º的方法,这两种转角度的方法具体采用哪一种,要看是哪端司机室振动严重些。

由内燃机振动带给工作人员的影响不容小觑,本人结合几十年来的工作经验,追本溯源,从引发内燃机振动的原因入手,在内燃机振动的预防和处理上找突破口,探寻解决办法,希望能对机车乘务员的人身安全提供尽可能大的劳动保护,尽量避免一些事故的发生,努力为机车工作人员提供一个有安全保障的工作环境。

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