HXD3型电力机车运用检修工艺设计

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1. 绪论

1.1 课题背景

随着近年中国经济持续增长，铁路货运需求随之大幅增加，铁道部有鉴于此，订购能单机牵引5,000吨的大功率机车，以应付货运需求。

大连机车于2001年起就开发大功率交流电传动货运电力机车进行研究，2001年6月正式申报开发项目并获铁道部批准，最初定型为SSJ3，总体主管设计师是刘会岩。由于当时中国缺乏制造IGBT VVVF牵引逆变器等技术，因此大连机车选择与日本东芝合作研制新型机车，并于2002年9月成立合资公司，由东芝提供机车牵引逆变器及控制系统。

这款机车是C0-C0 六轴机车，采用了前后各一个三轴转向架、每轴装有一台1,200kW交流牵引电动机，整车输出功率为7,200kW。首台原型车编号SSJ3-0001，0001，于2003年年底完成，2004年4月26日由大连厂下线，并先后前往同蒲铁路和北京铁道科学研究院环形线进行一系列试验,，试验于7月4日完成。至2005年5月至6月间，SSJ3-0001车前往遂渝铁路参与“遂渝线200km/h提速综合试验”，负责货物列车试验、双层集装箱列车试验和5000吨货物列车制动试验，其中试验时牵引3100吨货车最高速度达到136km/h。及后这辆机车一直待在北京环铁，至2008年送回大连厂。

首辆国产化机车于2006年12月8日出厂及交付使用。大连机车开始交付首批编号由30017起始的44台机车为“国产化”车辆，使用国产异步牵引电动机等部件，指其国产化比率达80%以上。首辆机车出厂曾被改称为“神龙1型”（SL1），之后不久铁道部将通过引进技术制造的国产化大功率机车统一改称为“和谐型”，而原来的神龙1型也改称“和谐型”，编号改为HXD3xxxx（HXD之后的第一个数字是生产厂商代号：3代表大连机车）。 HXD3型电力机车外观图如图1-1所示

图1-1 HXD3型电力机车外观图

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1.2 国内外电力机车运用检修

电力机车具有效率高、启动快、速度高、爬坡能力强等特点，运输能力很大，电源来自于水力发电，更为经济。但电力机车在运行过程中由于高速运行收到冲击振动、摩擦及腐蚀，经过一段时间的运行后，各部分构件都会发生磨耗、变形、老化或者损坏。而经常处于运动状态是，运动配合之间的构件或系统都有其出其故障极端、稳定工作阶段和磨耗损失阶段。当机车的零部件出现耗损失效时，便会发生故障，影响机车的正常使用，严重者甚至会影响行车安全。因此，为了保证机车正常工作，延长机车使用期限，对机车进行日常保养和检修是十分必要的。

电力机车的日常维护保养是把机车处于萌芽状态的故障现象及时发现并处理，目前，电力机车的维修制度有两种。一种是定期检查，根据机车运行的走行公里或者时间来安排检修周期和修程。这种修程制度有利于检修部门有计划地组织生产，按照事先规定好的检修范围进行检修，便于管理；缺点是检修中盲目性很大，浪费人力、材料、设备较多。另一种是状态修，其主要依据是机车的实际技术状态，根据不同的技术状态确定检修周期和修程，这种检修制度的检修针对性强，能够节约检修成本，但必须有一个准确、及时的质量信息反馈系统，其管理难度也较高。

我国电力机车的发展速度较快，但运用检修较为落后。机车发展成熟国家均已采用状态修，而目前在我国铁路各个机务段中主要采用的是定期检修制度，也有少数单位试行状态修制度。不过随着机车故障诊断记录系统的不断成熟以及机车功能模块化的逐步推广，配合更加全面的机车信息管理系统，我国未来逐步采取状态修的检修制度应该是完全可行的，它代表了机车检修管理发展的方向。

1.3 HXD3型电力机车的运用检修特点

HXD3型电力机车是我国铁路普遍缺乏大功率电力机车时应运而生的，其运用检修和以往我国电力机车检修大部相同，但也有略微差异。根据铁道部运输局和谐型大功率机车原型车的检修周期及有关技术资料，结合我国和谐型大功率机车长交路、轮乘制的运用实际，并充分考虑机车主要部件的设计寿命、机车实际日走行公里、机车负荷率情况及橡胶件等部件的可靠性时间等因素，将HXD3型大功率电力机车检修修程分为：一级修、二级修、三级修和全面修四个等级。其中三级和全面修为基地修修程，一级、二级修为段修修程。

检修周期：和谐型电力机车检修周应按机车构造特点、运用条件、实际技术状态、走行公里和当时的生产技术水平及经验来确定，和谐型电力机车各部分零件寿命及使用

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期限都高于韶山型机车，其修期如下：

一级修：4万～8万km ； 二级修：16万～32万km ； 三级修：80万～120万km ； 全面修：320万～360万km。 各修程关系如下：

全面修 三级修 三级修 三级修 全面修

三级修 二级修 二级修 二级修 三级修

二级修 一级修 一级修 一级修 二级修

图1-2 HXD3机车修程关系

1.4 研究课题的内容及意义

随着我国铁路的不断发展，高速重载列车已经成为发展的一个趋势，而HXD3型电力

机车作为大功率电机牵引机车的产生则迎合了这个趋势，其运用检修则成为一个新的课题出现在我们视线。通过此次对HXD3型电力机车运用检修的设计，简单编制出HXD3型电力机车的检修手册和运用保养说明书，从而较为深入的了解机车车辆的故障理论及我国机车检修体制的优缺点，熟悉电力机车的检修规程，为以后走上工作岗位打下基础。

2. HXD3型电力机车简介

2.1 HXD3型电力机车主要特点

HXD3型电力机车是用于干线牵引的货用电力机车，其最高速度为120km/h。其主要特点如下：

1. 轴式为C0-C0，电传动系统为直流传动采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩异步电动机，具有启动（ 持续）牵引力大、持续速度高、黏着性能好、功率因数高等特点。

2. 每组变流柜内集成一台由中间直流回路供电的辅助变流器。整车提供2组VVVF

和1组CVCF三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。

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3. 采用分布式微机网络控制系统，具备了完整的故障保护、故障记忆及显示功能，并具有一定程度上的故障自排除、自动切换和故障处理指导功能，实现了机车的网络重联功能。

4. 总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，极大降低了雾、雪、粉尘等条件下的高压设备的故障率，提高机车的可靠性。

5. 车体采用整体承载的框架式焊接结构，有利于提高车体的强度和高度。 6. 转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧，推挽式低位斜牵引技术，整体轴箱，小齿轮双端支撑驱动装置。

7. 采用下悬式一体化多绕组牵引主变压器，除牵引绕组外，还集成3台谐振电抗器，冷却方式为强迫导向油循环风冷。

8. 机车采用独立通风冷却技术，机车顶盖设有密闭风腔。每个转向架的3台牵引电机由1台通风机冷却；主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式冷却塔；另外还设置了车体通风机来保证机械间的微正压通风，以减少尘埃进入机械间。

9. 采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。 10. 采用预布线、预布管技术，车内中间走廊的下层排列制动管路，中间层和上层排列动力电缆，控制导线及光缆排布在侧墙的线槽内。动力电缆和控制导线的分别布设可降低电磁干扰，提高控制系统可靠性。

11. 采用了新型的模式空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。

2.2 机车主要技术参数 2.2.1 工作电源

电流制˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙单相交流50HZ 额定电压˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙25kV

在22.5kV～31kV之间时，机车能发挥出额定功率，在22.5kV～17.5kV和17.5kV～17.2kV范围内机车功率按不同斜率线性下降，在17.2kV时功率为0；在31kV～31.3kV范围内机车功率线性下降至0。其功率输出曲线如图2-1。

2.2.2 功率因数

当机车发挥10%及以上功率时功率因数≥0.98。 PF? 1?[

1?PHOM]242??HOMsin?HOMP- 4 -

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μ

HOM—额定工况的调制度。

PHOM ΨHOM—额定工况的功率和角度。

额定网压下，在牵引工况发挥持续功率时的机车总效率≥0.85。

功率输出(%) 100% 77.8% 17.2 kV 17.5 kV 22.5 kV 31.0 kV 31.3 kV 网压 图2-1 HXD3型机车功率特性曲线

2.2.3 牵引性能参数

电传动方式˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙交—直—交传动 持续功率˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙7200kW 机车速度：

持续制速度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙70km/h(23t轴重) ˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙65km/h(25t轴重) 最高速度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙120km/h 启动牵引力˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙520kN（23t轴重） ˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙570kN（23t轴重） 持续牵引力（半磨耗轮）˙˙˙˙˙˙˙˙370kN (23t轴重) ˙˙˙˙˙˙˙˙400kN（25t轴重） 恒功率范围˙˙˙˙˙˙˙˙˙70km/h～120km/h (23t轴重) ˙˙˙˙˙˙˙˙˙65km/h～120km/h (25t轴重) 动力制动性能参数：

电制动方式˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙再生制动

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电制动功率˙˙˙˙˙7200kW（70km/h～120km/h）(23t轴重) ˙˙˙˙˙7200kW (65km/h～120km/h) (25t轴重) 最大电制动力˙˙˙˙˙370kN (15km/h～70km/h)(23t轴重) ˙˙˙˙˙400kN (15km/h～65km/h)(25t轴重)

机车牵引特性为准恒速、恒牵引力控制（见图2-2）机车制动特性为恒制动力、准恒速特性控制（见图2-3）

6007N5006N5N4004N3008N3N9N10N11N13N2002N12N1001N0020406080100120图2-2 牵引控制特性曲线（25t轴重）

6005004001N3N4N5N6N3002N7N8N9N10N11N12N2001000020406080100120图2-3 制动特性控制曲线（25t轴重）

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2.2.4 主要结构尺寸

轨距˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙1435mm 轴式˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙C0-C0 机车总重˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙138t (23t轴重) ˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙150t (25t轴重) 轴重˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙23+2 t 机车前、后车钩中心距˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙20846mm 车体底架长度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙19630mm 车体宽度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙3100mm 车体高度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙4100mm（新轮） 机车全轴距˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙14700mm 转向架固定轴距˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙2250+2000mm 车轮直径˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙1250mm（新轮） ˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙1200mm（半磨耗） ˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙1150mm（全磨耗） 受电弓落下时，滑板顶面距轨面高度˙˙˙˙4775±30mm 受电弓滑板距轨面的工作范围˙˙˙˙˙˙5200～6500mm 车钩中心线距轨面高度（新轮）˙˙˙˙˙˙880±10mm 排障器距轨面高度˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙˙110±10mm HXD3型电力机车主要技术参数见下表：

表1 HXD3型电力机车主要参数

HXD3型电力机车 动力种类 电力 车辆建造 大连机车、东芝、北京二七轨道交通装备 型号 UIC轴式 轨距 轴重 总重量 - 7 -

HXD3 C0-C0 1,435mm 23/25t 138/150t 兰州交通大学毕业设计（论文）

电力系统 牵引电动机 传动 最高速度 输出功率 牵引力

交流25kV；50Hz 东芝/永济VJ85A x6 交—直—交 132km/h（试验） 120km/h（营运） 7,200Kw 520/570kN 370/400kN 3 HXD3型电力机车运用的常见故障及处理方法 3.1 受电弓故障

现象：升不起弓或自动降弓。 处理方法：

1．检查升弓气路风压是否低于600Kpa。如低于此值应按压一下辅压机按钮SB95（在控制电器柜上），使用辅助压缩机泵风，当风压达到735Kpa时，辅助压缩机自动停打。

2.检查控制电器柜上的各种电器开关位置，应置于正常位置。如有跳开现象，请检查确认后，重新闭合开关。

3. 换弓升弓试验。

4. 将微机显示屏翻到检修状态下信号输入输出画面，合升弓开关，观察501（601）、515（615）或514（614）、425颜色，绿色为正常；其中501（601）为电钥匙，515（615）、514（614）为升弓开关前弓和后弓，425为主断接地开关。如在1端按下前弓开关，501、515、425为绿色，同时514、427为黑色。427为1端受电弓隔离开关信号。

5. 检查升弓滑板上调压阀是否被关闭。

6. 若故障在乘务员接乘时出现，检查管路柜内蓝色钥匙，应处于竖直位，即开放状态。

7. 故障在接乘时出现，可以使用正常的受电弓运行，也可以按照下面的步骤查找故障受电弓的问题：

A.检查升弓塞门U98，应置于打开位置（顺位开通）。

B.主断控制器，将其上面的开关置于“停用”位置，如能升起弓，说明主断控制器故障。

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8. 若机车运行中自动降弓，停车确认受电弓损坏程度，记录刮弓的地点。通过低压电器柜上的开关SA96，控制隔离开关QS1或QS2隔离损坏的受电弓。可以换弓继续运行。若刮弓导致受电弓破损严重，需要登车顶作业，请求停电，，做好必要的安全防护。

注意：升弓前，必须确认TCMS显示屏启动完成后，方可闭合升弓扳键；运行中需要紧急降弓时，采用断蓝钥匙、断电钥匙（产生惩罚制动）或按紧急按钮（产生紧急制动）。

3.2 主断路器合不上

现象：TCMS显示屏显示主断分，主断路器灯常亮。 处理方法：

1. 检查气压正常，不低于650kPa，若不足开启辅助压缩机，将压力升到650kPa以上。（保证风压继电器KP58闭合）。

2. 检查司控器主手柄处于“0”位。

3. 检查两端司机室操纵台上的紧急制动按钮，应该在弹起位。 4. 半自动过分相按钮在正常弹起位。

5. 过分相后合不上主断，关闭全自动过分相装置。

6. 若故障在接乘时发生，检查各相应的塞门开关。检查主断路器气路塞门U94置开启位（顺位开通）。检查CI试验开关SA75置“正常”位。

7. 检查QS3、QS4、QS10、QS11处于正常位。

注意：升受电弓合主断后，必须确认故障屏主断灯灭，空压机工作正常。

3.3 牵引变流器故障

现象：牵引变流器自动隔离。 处理方法：

1. 查看变流器水泵或风机脱扣是否跳开，如跳开，断主断到辅助配电柜恢复脱扣。 2. 断主断，手动隔离故障的牵引变流器后手动恢复。

3. 若处理无效，维持运行至前方停车站，断开蓄电池脱扣开关，1min以上再闭合。 注意：变流器故障需维持运行时，必须手动隔离故障变流器，并断开相应的变流器脱扣。

3.4 主变流器故障

现象：跳主断，故障显示灯亮，微机显示主接地、牵引电机过流、主变压器牵引绕组过流、中间回路过电压、网压异常等信息。

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处理方法：

1. 将司控器手柄回“0”位，按操纵台“复位”按钮，再合主断提手柄试验。此时注意TCMS提示的内容，包括故障信息和电机牵引力情况。

2. 如合不上主断，或提手柄后就跳主断，应根据提示隔离相应的主变流器，然后再合主断试验牵引。隔离操作需要在微机屏上手触进行。隔离切除后，机车损失部分动力。

注意：：当故障严重时，在司机室有可能听到机械间里有很大的“放炮”声音，并可能有冒烟现象，司机室微机屏显示相应的主变流器故障。

3.5 辅助变流器故障

现象：跳主断，故障显示灯亮，微机显示辅助变流器输入过流、辅助回路过载、中间回路过电压、辅助回路接地等故障信息。

处理方法：

1. 辅助变流器有二组，当一组出现故障，微机会自动转换。此时通过微机显示屏查看信息，KM20应闭合。

2. 若微机转换异常，可以手触显示屏“开放”故障的一组辅助变流器，让TCMS切除转换；也可以断合低压电器柜上的辅助变流器自动开关QA47进行复位转换。

3. 若还不能正常转换，需要停车降弓，断开蓄电池总电源1min以上进行复位。 注意：当切除一组辅助变流器后，牵引风机将全速运转，只有一台空压机投入工作。

3.6 接触网停电引起的变流器隔离

现象：接触网停电造成牵引变流器隔离。 处理方法：

1. 牵引力允许的情况下，手动隔离故障的牵引变流器后维持运行。 2. 若处理无效，断开蓄电池脱扣开关，1min以上再闭合。

3.7 提牵引主手柄无牵引力输出

现象：机车无法正常加载。 处理方法：

1. 确认已经升弓、合主断。

2. 确认各风机启动完毕（换向后，风机启动）。

3. 确认停车制动在缓解位，操纵台停车制动红色指示灯应熄灭。 4. 确认制动系统CCB-II显示幕不显示动力切除状态（ 即1804无电）。

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5. 监控未发出卸载信号（ 即962有电）。

6. 通过TCMS显示屏查看机车部件的状态，发现异常，到低压电器柜检查对应的自动开关是否处于闭合位。

3.8 预充电电阻过热

现象：显示屏右下角提示预充电电阻过热。 处理方法：

1. 主断闭合情况下，提手柄有牵引力输出时，可以正常运行。

2. 若无牵引力输出，确认机车3个牵引变流器中间直流电压后按以下方法处理： A. 一个变流器的中间直流电压不起，需断主断，点控制-隔离把相应的牵引变流器故障隔离掉，然后马上合主断。主断闭合后，可以4个电机维持运行。

B. 如4个电机牵引力能够满足牵引力的需要，可在前方停车站回复隔离的牵引变流器。

C. 如4个电机不能满足牵引力需要时，待预充电电阻过热现象消除而机车速度起来之后（至少15min之后）乘务员可断主断，在控制-隔离界面，把隔离的变流器手动恢复，合主断后恢复正常。

D. 如3个变流器的中间直流电压有两个及以上的低于2,300V时，必须等预充电电阻故障消失后才能恢复运行。

注意：防止产生预充电电阻过热故障时，非尽头线，使用停车位置功能换端。

3.9 辅机不工作

现象：主断闭合，所有辅机不工作。 处理方法：

点击过程数据-驱动界面，查看3个牵引变流器的中间直流电压，对中间直流电压不起作用的牵引变流器进行手动隔离。

注意：确认牵引变流器工作状态异常变化。

3.10 主变流器水泵不工作

现象：显示器提示牵引变流器水泵脱扣QA21、QA22、QA23断开。 处理方法：

1. 去辅助配电柜恢复相应的脱扣QA21、QA22、QA23。

2. 脱扣不能恢复时维持运行，待脱扣温度降下后重新恢复脱扣。 注意：闭合辅机脱扣时，需断主断路器，防止人身伤害。

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3.11 主变压器油泵不工作

现象：显示器提示油泵非运用状态。 处理方法：

1. 点击过程数据-辅助界面，查看油泵脱扣QA17、QA18是否跳开，如跳开恢复脱扣。

2. 脱扣不能恢复时维持运行，待温度降下后重新恢复脱扣。 3. 牵引力允许的情况下维持运行。

4. 前方停车站停车后，检查机车两侧油流继电器接线是否松动。 注意：闭合辅机脱扣时，需断主断路器，防止人身伤害。

3.12 牵引风机故障

现象：机车降功1/6，故障显示灯亮，微机显示风机故障或风速故障。 处理方法：

1. 当一组风机故障时，可断合几次相应的空气自动开关（低压电器柜上）。 2. 若故障无法恢复，TCMS会自动将相对应的一组CI切除，也可在微机屏手触切除，即主变流器六组中有一组不工作，机车保持5/6的牵引力，可维持运行。

3.12 冷却塔风机故障处理

现象：故障显示灯亮，微机显示冷却塔风机或风速故障 处理方法：

1. 当一组冷却塔风机故障时，可断合几次相应的空气自动开关（QA17、18）。 2. 如确实故障，只在TCMS显示器上报故障，机车仍能继续牵引。

注意：虽然能正常工作，但变压器油温会逐渐升高，最终会因为油温高而停止动力输出。司机可根据牵引吨位、行走路程，判断是否前方站停车。

3.13 电机自动隔离

现象：TMCS显示器提示电机自动隔离。 处理方法：

1. 点击控制-隔离界面，手动隔离故障的电机变流器后手动恢复。

2. 处理无效，维持运行至前方停车站，断开蓄电池脱扣开关QA80、QA81，1min以上再闭合。

注意：微机自动隔离电机时，需进行两次手动恢复操作。

3.14 DC 110 V电源装置不工作

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现象：机车控制电压过低、充电模块不工作或蓄电池电压低。 处理方法： 1. 点击过程数据

蓄电池后，查看蓄电池工作状态，黄色热备状态，红色故

障状态；手动转换充电单元1或单元2后等待1min后确认充电状态。

2. 点击过程数据电柜恢复脱扣。

3. 维持到前方站停车后，脱开脱扣QA80、QA81、CB1，1min后重新闭合，观察控制电压显示。

注意：蓄电池单元转换开关自动位时，故障自动转换。

蓄电池后，查看QA29脱扣是否跳开，如跳开到去辅助配

3.15 空压机不工作

现象：风压低于680kPa时空压机不工作。 处理方法：

1. 点击过程数据-辅助界面，查看风泵脱扣QA15、QA16是否断开，如跳开到辅助配电柜恢复断开的脱扣。

2. 点击过程数据-辅助界面，查看风泵接触器KM15或KM16闭合状态，如都未闭合，点击过程数据-驱动界面，查看变流器的中间直流电压，如某个变流器的中间直流电压不起，点击控制-隔离界面，将相应的牵引变流器手动隔离。

注意：闭合辅机脱扣时，必须在主断断开的情况下进行。

3.16 机车运行过程中空转滑行灯常亮

现象：机车发生惩罚制动、牵引封锁、操纵台空转滑行灯亮、TCMS显示屏显示空转滑行符号，点击过程数据-驱动界面查看6个电机轴速度全部显示为“一”。

处理方法：

1. 断主断，点击控制-隔离界面将三个牵引变流器逐一手动隔离后再手动逐一恢复；操纵台空转滑行灯灭，重新闭合主断路器，维持运行。

2. 处理无效，断开蓄电池脱扣QA80、QA81，1min后闭合。 注意：断蓄电池脱扣时，必须停车操作，注意监控器降级。

4. 电力机车运用检修工艺分析

4.1 电力机车故障理论

能够正常工作的机车零部件，其工作能力下降的现象，称为零部件受到损伤；机车零部件的工作能力缓慢或突然下降到不能维持正常工作状态的现象，称为零部件发生故

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障。

损伤和故障发生的主要原因：自然原因、人为原因。

电力机车及其零部件的主要损伤包括磨损、电气磨损、金属腐蚀、电气绕组和电子元件损伤等。

4.1.1 磨损

组成摩擦副的零件接触表面，由于摩擦而发生尺寸、形状和表面质量变化的现象，称为磨损。 一、摩擦

互相接触的两物体在接触面上发生阻碍相对运动的现象，称为摩擦。固态物质外表面的摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦；液态气态物质内部之间的摩擦，则称为内摩擦。 1. 干摩擦：完全没有润滑剂和其它介质时发生的摩擦，称为干摩擦。

2. 液体摩擦：固体接触表面之间由润滑油隔开，摩擦副零件表面之间不发生直接接触的摩擦，称为液体摩擦。

3. 边界摩擦：摩擦副零件表面之间只有极薄的一层润滑油膜时的摩擦，称为边界摩擦。

4. 半液体摩擦：当加在摩擦副中大部分载荷由润滑剂所承受，而小部分载荷由吸附油膜所承受时所产生的摩擦，称为半液体摩擦。

5. 半干摩擦：摩擦副接触表面之间只有个别接触点由听附油膜隔开，其余接触点上既没有吸附油膜，更没有润滑剂，这时发生的摩擦称为半干摩擦。 磨损与摩擦力的关系极为密切。 二、磨损的分类

1. 机械磨损：由于摩擦表面的微观不平度而相互刮碾引起的磨损，称为机械磨损。 2. 磨料磨损：由于摩擦表面之间存在硬质微粒发生刮削作用而引起的磨损，称为磨料磨损。

3. 粘附磨损：摩擦副在重载荷工作条件下，由于摩擦表面间润滑不良，单位压力过大，加之摩擦速度高，使摩擦副中产生大量摩擦热而来不及散失，这些热量便传导入零件内部深层。高温使材料软化，甚至使个别接触点上的微粒熔化和熔合。由于分子引力作用，这些熔化的微粒从这一摩擦表面粘附到另一摩擦表面上，当熔接强度超过材料内部强度时便发生深层撕扯现象，从而引起剧烈磨损，使摩擦表面更加粗糙不平。 4. 疲劳磨损：在交变载荷条件下工作的摩擦副，由于表面的变形是反复变化的，

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从而引起表面冷作硬化或产生微裂纹，最后导致表层金属剥落而形成的磨损，称为疲劳磨损。

5. 腐蚀磨损：分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

4.1.2 电气磨损

一、磨损与电气磨损

摩擦件表面由于受到接触电阻热、电弧热和电动力的作用而发生金属熔化、粘附、脱落现象，称为电气磨损。 二、电气磨损过程

第一阶段为开始阶段。这时触头副由紧压闭合到失去弹力即将分离，由于接触压力开始减小，触头之间接触电阻便开始增大，触头接触面上因高热而使部分金属变软或熔化。

第二阶段为金属桥阶段。这时动静触头之间从失去压力到分离成一条小缝隙，不仅接触电阻热达到很大程度，而且可能伴随出现少量电弧，接触面上有较多金属被加热而熔化，并且填满触头之间的间隙，好象在两触头之间架起一座熔融的桥梁。温度越高，熔化的金属越容易滴落而散失；如果电器带有灭弧装置的话，则由于电动力的作用，会加速熔化金属的散失，从而发生电气磨损。

第三阶段为电弧阶段。这时动、静触头拉断金属桥继续分离，在触头之间产生电弧，电弧对断裂金属桥继续加热，熔化的金属剧增，熔化金属散失更多，电气磨损也就更加严重。 触头的电气磨损主要指触头的烧损。电刷和换向器之间的磨损，一般情况下发生机械磨损和轻微电气磨损。 三、减轻电气磨损的措施

1、在检修中，要认真检查触头弹簧，更换不合格的触头弹簧，正确调整触头的接触压力、开距和超程等参数，特别是要耐心地调整调压开关上整排触头副的参数接近于一致，以消除触头的振源。

2、在机车运用中注意维护触头的清洁卫生，在机车检修中注意检查触头的接触状态和触头表面的光洁度。

3、设计方面，减小触头振动的方法有：增加触头副的初压紧力、增加触头弹簧刚度、减小触头闭合运动的角速度、减小触头系统的质量及转动惯量等。 4、在设计中选用适当灭弧装置，同时选用耐电气磨损的触头材料。

4.1.3 金属腐蚀

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金属腐蚀是指金属受到周围介质的化学作用和电化学作用而发生的损伤现象。 一、两种腐蚀

1、化学腐蚀：金属表面与外界腐蚀介质接触而发生化学反应，生成新的化合物，这一现象称化学腐蚀。

2、电化学腐蚀：金属与电解液起化学作用的破坏过程就是电化学腐蚀。

在一般情况下，这两种腐蚀同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多。 二、影响腐蚀的因素

1、金属的化学特性：金属的化学活泼性越高，其标准电位越低，也就越易受到腐蚀。

2、金属的化学成份：金属杂质越多，抗腐蚀能力越差。

3、金属零件表面：零件表面粗糙度越高、表面形状越复杂，抗腐蚀能力越差。 4、环境温度和介质：温度越高、金属和腐蚀介质的化学活泼性越大，腐蚀便加快。 三、减轻腐蚀的主要措施 1、选用耐蚀材料 2、金属表面加覆盖层 3、电化学保护 4、介质处理

4.1.4 零件变形

一、零件变形的种类 1、弹性变形 2、塑性变形 3、弹性后效 二、零件变形的原因

1、零件毛坯在热加工中发生了残余应力，在较长时间以后，残余应力会逐渐减小，但变形也就因此而产生。

2、零件在机械加工中因切削热的作用也会产生残余应力，因而引起变形。 3、零件经过焊接修理因局部加热而产生残余应力，也可能引起变形。

4、个别零件因受到过大载荷的作用，或者因组装时引起抗劲现象，都会发生变形。 三、减小零件变形的措施

1、对经过热加工、冷加工和焊修的零件，应根据具体情况，在精加工前进行适当

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的人工时效处理，以消除零件的残余应力。

2、修复零件时，注意不采用已变形的表面作为机械加工的定位面，组装部件时，注意不要引起零件新的变形。

3、机车运转中，避免超负荷工作，防止个别零件受到高温升的影响而发生不不正常的变形。

4.1.5 电气线圈损伤与故障

一、绝缘层损伤

1、自然老化：由于自然环境因素的第期作用，高分子化合物的机械性能和电气性

能逐渐变坏的过程，称为自然老化。 影响绝缘材料老化的因素有：电、光、氧、湿度、温度和机械力作用等。 绝缘材料自然材料老化的表现：颜色变化；线圈的外包绝缘层膨胀、分层、变形；材料变脆，产生电裂现象，甚至撕裂或脱落；绝缘电阻降低。

2、机械损伤：导体的绝缘层在周围零件的摩擦力作用下，发生局部摩擦或磨破的现象。 二、导线故障

断路、闪络、击穿、短路、接地。 三、减小线圈或绕组损伤的措施

1、选择适当等级的绝缘材料 。

2、完善对线圈或绕组的检测手段，掌握绝缘层的损伤程度，及时处理已出现的故障。

3、对固定螺栓采用防松措施，加强检查紧固件的松动情况并及时处理，防止线圈或绕组受到机械擦伤。

4、对电枢绕组、主极绕组等采用一体化浇注工艺，不仅提高了绝缘强度，更主要的是杜绝了绕组受到机械擦伤的可能性。

5、及时清除线圈和绕组表面的灰尘、铜粉等可导电的物质，始终保持其表面处于清洁、干燥状态。

6、在设计上还应用机车动力学研究成果，减小轮轨之间动作用力，牵引电动机以架承式代替目前采用的轴悬式，缓和振动。

4.1.6 电子元器件损伤与故障

一、电力机车的电子元件：

晶体二极管、稳压管、晶体二极管、场效应管、晶闸管、集成电路

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二、元器件的故障率分为三个阶段：

第一阶段故障率随时间的增加而迅速降低，称为早期故障期。

第二阶段故障率随时间的增加而维持恒定不变，而且延续时间较长。它属于使用过程，持续的时间越长越好，称为偶发故障期。

第三阶段故障率随时间的增加而迅速上升，它是元器件达到使用寿命的后期阶段，称为耗损故障期。

4.2 一般电力机车检修规程 4.2.1 检修周期与检修范围

根据铁道部有关文件规定，电力机车的检修周期和修程应根据其构造特点、运用条件实际技术状态和当时生产技术水平与经验来确定。

电力机车的修程可分为大修、中修、小修和辅修四级，其中中修、小修和辅修为段修修程，各修程定义如下：

大修：对整个机车进行恢复性全面修理，由铁道部指定的机车修理工厂进行。 中修：更换主要部件为主的完善性全面修理。

小修：主要针对制动系统、部分辅机、高压和低压电器、保护装置及机械部件等进行检查和修理。

辅修：全面检查并进行必要的修理。

《电力机车大修规程》和《电力机车段修规程》分别是电力机车大修和段修的依据，大修和段修后的机车必须达到规程规定的相应修程的技术条件和技术状态。电力机车各级修程的检修周期，应该是由非经该修程不足以恢复其基本技术状态的机车零部件，在两次修程间保证安全运用的最短期限来确定。根据当前我国电力机车技术状态及生产技术水平，检修规程规定的检修周期为：

大修--------中修-------中修--------中修--------大修 中修--------小修-------小修--------小修--------中修 小修--------辅修-------辅修--------辅修--------小修

由于目前我国机车信息管理系统不够健全，电力机车多采用定期检修制度，执行定期检修制度的标准是：辅修间的走行公里为1～3万公里；小修间的走行公里为8～10万公里，中修间的走行公里为40～50万公里，大修间的走行公里为160～200万公里。由于机车担当的客、货运运输任务不同，各地运用条件差异较大，各个铁路局还可根据《段规》要求，结合具体情况，制订本局电力机车各级修程的周期，并报铁道部核准备

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案。通常情况下客运机车和在坡度不大的线路上运行的货运机车可以取走行公里的上限，在山区及困难地段运行的货运机车可以取下限。检修周期确定以后，在日常掌握中为确保机车合理调配，小修公里或期限允许伸缩20%；个别机车的中修公里或期限需要延长或缩短时，可根据机车实际状态由机务段鉴定，报铁路局审查，报铁道部批准。

4.2.2 检修的组织

本设计主要考虑HXD3型机车的段修，而一般电力机车的段修组织工作主要由机务段的检修车间承担，检修车间根据生产的需要，通常设置调度室、包修组、牵引电机组、辅助电机组、轮对走行组、制动组、电器组、电子组、受电弓组、蓄电池组、仪表组等。各个班组的主要任务如下：

调 度 室——负责对机车的检修计划组织落实，掌握生产进度，协调生产。 轮对走行组——承担轮对、转向架、牵引装置的检修。 制 动 组——承担空气制动系统的检修。

电 器 组——承担主断路器、各电器屏柜和其它电器的检修 电 子 组——承担电子器件的检修调试、

仪 表 组——承担各个仪表的检修和校验（机车电度表除外）。 包 修 组——承担机车一般部件的车上检修、分解和组装。 受电弓 组——承担受电弓的检修。 蓄电池 组——承担蓄电池的检修

牵引电机组——承担牵引电机、平波电抗器、主变压器等检修

辅助电机组——承担出牵引电机以外的其它各类电机的检修。

机务段段修时根据本段实际情况，制定出“机车中、小、辅修作业图表或网络图”，各个有关班组严格按照“机车中、小、辅修作业图表或网络图”及时组织生产，将需要解体检修的部件拆下后送至各个专业班组进行解体检修，然后进行组装。

段修机车在开工前至少1小时停放在检修库外指定地点，由检修主任主持，检修调度员、包修组工长（或各个专业班组工长）以及技术、验收、运转车间的检修人员（包乘时由司机长）等部门人员参加对段修机车进行复检。复检分步进行，首先核实机车状态，然后评定及车保养等级，并确定超修活的处理方案。将机车清扫后引入库内检修台位上，做好正点开工的准备。包修组工长或者检修调度向各个工种成员介绍机车情况、检修要点、进度及安全注意事项后，即行开工。大约2小时后，由检修段长或检修主任主持检修碰头会，由各个承修班组汇报检修进度以及检修中出现的问题，主持者负责协

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调，然后落实交车进度。

4.3 电力机车检修工艺分析 4.3.1 电力机车分解

机车分解是指将机车上的零部件拆卸下来的过程。 做好机车分解工作，需注意以下几点：

1、要正确使用合适的拆装工具进行分解工作，避免猛敲狠打地蛮干，以免零件发生新的损伤和变形。

2、要严格注意工作中的安全，事前需按规定做好必要的防护工作，避免发生一切生产事故。

3、机车上的部分零件的公差配合要求较高，不可互换，因而分解时检查或补做配合记号，避免组装时发生混淆。

4、为了组装调整时方便，一些调整垫片在分解时也应作好记号，并分别保存。 5、某些零、部件拆下后必须放在专用的放置架或放置台上，以避免发生新的损伤和变形。

6、一些尺寸和参数在解体后不易测定或无法测定，例如配合间隙、横动量、齿侧间隙等。因此，必须在分解前及时测量和记录。

7、不同材料的零件将采用不同的清洗剂来清洗。

4.3.2 零部件的清洗

一、清洗方法选择原则

1、保证满足对零、部件清洁程度的要求。 2、保证清洗介质不对零、部件产生腐蚀。

3、选用不易引燃、无毒的清洗液，避免清洗中引起火灾、毒害工作人员或污染环境，确保操作安全。 4、满足经济性原则。 二、清洗方法

1、碱溶液除油成份：氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硝酸钠、硅酸钠、重铭酸钾及肥皂组成。用碱溶液煮洗时，溶液温度控制在80~90℃，煮洗时间视零件大小、形状及油污程度而定。 2、有机溶液除油

常用的有机溶液有：汽油、煤油、柴油 ；较贵的有：酒精、丙酮、乙醚、苯、四

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氯化碳

3、金属清洗剂 ：金属清洗剂的使用方法有煮洗、喷洗和超声波清洗等。 4、压缩空气除尘。 5、简易工具除油。

4.3.3 零部件的检验

在电力机车中，各零部件一般需经三种检验：分解检验、中间检验、落成检验。 一、检验基本内容 1、几何精度测量

2、表面质量检查 3、隐蔽缺隐检查 4、零件材质化验

5、零件或材料的性能测量 6、部件性能试验 二、常用检验方法

1、感觉检查：视觉检查、听觉检查、触觉检查

2、量具和仪器测量：几何精度测量、弹力和扭矩检测、平衡试验、电气测量 3、物理探测：浸油锤击法、涂色探伤法、磁粉探伤法、荧光探伤法、超声波探伤法

4.3.4 零部件修复工艺

一、机械加工法

机械加工法指金属切削加工和非金属切削加工。加工用机床有车床、铣床、磨床、刨床、镗床等。工件在切削过程中形成三个表面：待加工面、已加工面、切削表面；待加工面与已加工面之间的垂直距离为切削深度。机械加工法主要用于电力机车的配合副零件的修复（电力机车抱轴轴颈、牵引电动机换向器表面等）。

机械加工的优缺点：

优点：1、使结构复杂，价值较高和尺寸较大的零件大大延长了使用寿命；2、能保证较高的修理质量；3、能降低检修成本、提高劳动生产率。

缺点：削弱了零件的强度，受到零件结构和强度的限制，并使互换性复杂化。 二、电镀法

电镀是在电解液中依靠电解作用使金属离子沉积到零件表层上，从而形成 一层金属结晶层。

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电镀的目的：：恢复磨损处的零件材料并提高耐磨性，如镀铁、镀铬；提高零件的抗腐蚀性，如镀锌、镀镍、镀铬；装饰零件，如镀铬、镀锌、镀银；改善零件局部导电性，如镀银、镀铜。

5. HXD3型电力机车运用检修工艺具体设计

5.1 HXD3电力机车的运用

HXD3型电力机车具有牵引性能优越、功率大、黏着利用率高、启动加速性能好等优点，代表了世界先进铁路机车技术发展方向。以和谐型系列的机车为亮点的铁路重载货物运输，显著地提高了运输能力，在既有繁忙干线实现了5500～6000吨重载列车，有力地促进了国民经济的发展。

然而电力机车在运用过程中，由于运行速度高，运用条件复杂，会使机车的各零部件受到不同程度的振动、冲击、摩擦和腐蚀。机械部件出现磨损、变形、老化和损坏，电气部件不断出现断线、接地、烧损、绝缘老化及破损，都影响机车运行，严重时威胁行车安全。所以一套机车的检修规程和检修制度是电力机车检修工作安全可靠、正常运行的基本保障。作为将替代韶山型电力机车作为主流的和谐型电力机车，虽然制定了暂行的修制和修程，但过于单一，已不能适应当前的形势。因此，制订一套健全、科学合理的HXD3型电力机车的检修体制迫在眉睫。

5.2 HXD3型电力机车检修工艺

5.2.1 HXD3型电力机车检修周期及检修范围

为了更好地保证电力机车在牵引运行中的安全、正点、可靠，把机车故障率降到最低点，使电力机车在现代化铁路牵引中发挥更加巨大的作用，除了提高机车本身的可靠性，加强机车运用操作的规范性，操作的准确性及日常的正确维护、保养外，对运行公里数达到规定范围的机车，应进行机车的全面检修，确保机车以良好的状态投入运营，并延长机车的使用寿命。

HXD3型大功率交直交电力机车，与国内传统的交直电力机车不同，故不能直接套用目前国内的检修周期，而国内的运营线路情况、牵引重量、运用环境等又与国外的不尽相同，也不能直接套用国外的检修周期，为此特制定了与之相适应的检修周期：日检、半月检、月检、季检、半年检、一年检、二年检、六年检、十二年检等9个等级。其检修范围、场所等详见表5-1。

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表5-1 HXD3电力机车检修周期及检修范围

修程 日检 例行检查 半月检 月检 季检 重点检查 系统全面 分解检修 整车全面 分解检修 整车技术 改造翻新 半年检 一年检 二年修 进行机车性能试验和安全性检测 对各主系统进行分解检修，必要时进行车体喷漆 对全车进行分解检修，较大范围更新零部件，并进行车体喷漆 对全车进行分解，进行现代化改造和技术等级提升 检修范围 更换、调整和补充消耗品，检查各部分状态、性能及车下悬吊件安装情况 运用维修段 （可利用既有机务段改造） 检修场所 检修基地 六年修 修理厂 十二年修 修理厂 从表5-1中可看出每十二年为一个检修周期，其中现机务段负责初步检修修程，即例行检查和半年、一年检；检修基地则负责二年检的检修修程。而整车全面检修及技术改造翻新则由修理厂承担。本设计主要研究在机务段及检修基地负责的初步检修和系统检修工艺。

和谐型电力机车检修周应按机车构造特点、运用条件、实际技术状态、走行公里和当时的生产技术水平及经验来确定，和谐型电力机车各部分零件寿命及使用期限都高于韶山型机车，其修期表5-2：

表5-2 HXD3型电力机车检修周期 修程 运行里程/km 一级修 4万～8万 二级修 16万～32万 三级修 80万～120万 全面修 320万～360万 HXD3型电力机车检修范围和以前我国电力机车检修范围相类似，具体检修范围见表5-3：

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表5-3 HXD3型电力机车检修范围

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 一级修 项目 车上 检修 牵引电动机 辅助电动机（含油泵） 辅助机械 变压器 电抗器 变压器油散热器 受电弓 高压电压互感器 主断路器 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 解体 检修 二级修 车上 检修 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 解体 检修 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 三级修 车上 检修 √ √ √ 解体 检修 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 10 变流装置 11 电子装置 12 位置转换开关 13 司机控制器 14 电空制动控制器 15 电空接触器 16 一般电器及电线路 （包括各电器屏柜） 17 蓄电池 18 信号及照明 19 仪表 20 转向架 21 车体 22 压缩空气系统 23 机车落成试验 √ √ √ √ √

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5.2.3 机车检修工艺流程设计

传统电力机车检修采用定位修的检修工艺流程，这种检修模式与我国目前机务段的检修模式相同，很容易被理解和接受。检修机车通过移车台进入检修台位(1到10个台位)后通过架车机架车，推出转向架、把车上的零部件拆下车，将转向架和零部件分别送到转向架车间和零部件车间边跨进行检修，同时将修竣的转向架和零部件从转向架车间或霉部件车间送至相应的检修台位。

从定位修工艺流程图（图5-1）可以看出：零部件和转向架的输送往返于检修库对应检修台位与各检修车间之间，有较多的交叉干扰，检修工艺流程不够顺畅。当检修规模(二年检或中修)超过4个台位以后，其干扰是相当严重的，直接后果是影响生产效率，因此HXD3型电力机车的检修建议不采用这种流程。

零部件车间 转向架车间 机车进出 移车台 二年检定位修台位1～10 二年检返修台位11～12 移车台 测试库 修竣机车 返修车 车体油漆库 移车台 整车试验库 移车台 图5-1 定位修工艺流程图

车体流水修工艺师目前比较先进的检修工艺流程，检修机车进入二年检分解库后，先通过架车机架车，再把待修转向架推出，然后将工艺转向架推到车下、落车，通过工艺转向架将机车移到下一工位，在二年检分解库完成车体检修后，通过后面移车台将车体送入二年检组装库，进行车体及零部件的组装。零部件从车体上拆下来之后直接进入二年检分解库旁的零件检修车间进行检修，再通过另一边将修竣的零部件送到二年检修组装库进行组装。

从流水修的检修流程图（图5-2）可以看出：零部件的检修工艺流程和车体的检修

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工艺流程都非常顺畅，互不干扰。待修装转向架通过移车台送至转向架车间进行检修，修好后通过移车台送至二年检组装库，工艺流程十分顺畅。

机车进台 整车试验库 移车台 移车台 测试库 移车台 车体油漆库 移车台 拆卸转向架及车底设备 待检转向架 转向架检修车间 修竣转向架 转向架组装及调整 车顶、车内 设备拆卸 零部件检修车间 车底及车顶设备安装 车内设备 拆卸 零部件检修车间 车内设备 安装2 高压气 清洗车体 零部件检修车间 预留 车体全面 检修 二级拆卸库 移车台 车内设备 安装1 二级组装库 图5-2 流水修检修工艺流程

相比较两种检修工艺，以往的定位修工艺有较多交叉干扰，工艺流程也不够流畅。而HXD3检修基地全国共有5个，依据铁道部“十一五”发展规划，按照铁路建设的部署，从2006年起，在全铁路将有3 600台和谐型大功率机车陆续投入运用，不久的将来投入的大功率电力机车将达到10 000台。按此计算，4个电力检修基地每个需完成2 000台左右的大功率电力机车运用的检修工作量。按目前我国定位修的工作量计算办法

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计算，得出每个检修基地的检修工作量(按配属1 800台机车计算)。其检修指标和机务工作量见表5-4、5-5。

表5-4 检修指标表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 项目 检修停时 库停时间 调试 喷漆、交车 整车试验 检修不平衡系数 年检工作日 存车线能力 六年检/天 15 10 2 1 1 1 250 二年检/天 7 4 1 1 1 1 250 3天生产的检修机车台数+1%铁路局备用机车数 表5-5 机务检修任务量表

检修周期 二年检 运用机车 台数/台 1800 年检修任务量/台·年600 -1 日检修任务量/台·年 2.4 -1年检修日/天 台位数/个 250 10.5 按照上面两个表格给出的机车检修指标及机务任务量，定位修工艺由于台位数过多产生较大交叉干扰影响检修效率，无法满足HXD3机车维修要求。流水修工艺由于具有顺畅的工艺流程，检修过程中各流程互不干扰，满足HXD3机车检修。因此，选用流水修工艺流程。

5.3 主要部件的检修

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/31zw.html