动车组用接地装置卡滞问题深入研究及改进建议

动车组用接地装置卡滞问题深入研究及改进建议

刘运鹏 王野

中车大连机车车辆有限公司 辽宁 大连 116000

摘要：驱动装置是动车组重要的组成部件，而接地装置是驱动装置上不可或缺的保护装置，若接地装置发生卡滞等故障，很容易造成轴承的损坏，甚至导致整列动车组无法正常运行。本文针对一种动车组用的接地装置卡滞问题进行了深入研究，并提出改进建议，可有效解决大部分接地碳刷卡滞导致的接地装置失效问题。

关键词：动车组；接地装置；轴承；卡滞

引言：随着我国高铁技术的飞速发展，动车组产品已成为轨道交通行业的主力军。而部分动车组产品在运用一段时间后，驱动装置上的接地装置中的接地碳刷发生卡滞、无法回弹的现象，严重影响动车组正常运用。为解决此类问题，对比不同厂家生产的接地装置区别，提出改进建议。

1 接地装置结构及作用

接地装置由安装座、碳刷、刷握、摩擦盘、防护罩等部件组成，其工作原理为：通过安装在机车旋转的车轴轴端上的摩擦盘，与安装在轴箱端盖上的接地装置的三个碳刷保持稳定接触并传输电流，由接地线将车体上的电流通过接地装置直接传递至车轴，再通过车轮与钢轨形成接地回路，为轴箱轴承提供简单、有效、经济的保护，防止工作电流或系统故障电流以及雷电电流通过轴承，对轴承造成损伤。

2 原因分析

2.1 产品设计对比

为了更好的研究接地碳刷卡滞的原因，选取3种不同厂家产品，对碳刷尺寸、刷握尺寸、碳刷刷握间隙量、材质等主要因素进行了对比，结果如下：

从
产品设计对比结果分析发现，厂家1卷簧压力明显小于厂家2及厂家3。

2.2 接地装置拆检情况对比

拆检两台动车组驱动装置装用的接地装置实施拆解检查并进行对比分析。两条驱动装置属同局段同运用线路的同批次动力车，走行公里数接近，分别装用厂家1和厂家2两家接地装置。开盖后发现厂家1接地装置碳刷上积碳明显较多，碳刷有卡滞现象。走行公里、碳刷尺寸（每个接地装置有3个接地碳刷）等主要参数对比如下：

厂家1

走行公里（km）

188311

卡滞情况

有卡滞情况

碳刷尺寸（长）（mm）

40、39.86、40

碳刷尺寸（宽）（mm）

20.2、20.1、20.04

碳刷-刷握间隙

0.08mm塞尺可过

导电盘材质

CuSn12

碳刷磨耗情况（mm）

0.2

每万公里磨耗（mm）

0.011

对比发现厂家2在碳刷磨损较大的情况下未发生卡滞现象，而厂家1碳刷磨耗较小但碳刷-刷握间隙较小，出现卡滞现象，分析接地装置卡滞现象与碳刷-刷握间隙有直接关系。

2.3 产品相关配件对比

2
.3.1 导电盘对比

2.3.2 碳刷对比

碳钢材质

涉及硬度（洛氏）

厂家1

金属（松装比铜粉）(91%)，天然石墨粉F38（9%）

80～90

厂家2

铜粉70.2%，润滑剂3.5%，稀释剂2.5%，耐磨剂1.8%，铅粉13%，鳞片石墨粉4.5%，导电纤维粉1%，其他3.5%

49～55

2.3.3 卷簧材质对比

对比厂家1与厂家2接地装置中的卷簧材质发现，厂家1卷簧材质为2Cr19Ni9Mo，厂家2卷簧材质为304弹簧钢片。

拆解接地装置后，取下两家卷簧发现，厂家1卷簧弹力与厂家2卷簧存在差异。将两家卷簧送检，通过将卷簧位移相同距离进行对比，发现厂家1卷簧弹力小于厂家2卷簧弹力，怀疑碳刷卡滞与卷簧压力有关。碳刷在刷握中静态没有任何阻力时测量，碳刷与刷握之间的摩擦力为0.4N～0.6N。为确保更换弹力更大的卷簧不会影响接地装置正常工作，保证动车组安全运用，进行电阻实验，卷簧压力17.5N时测试的接触电阻值是1.4mΩ，弹簧压力22N时测试的接触电阻值是1.3mΩ，接地装置技术规范要求接触电阻值是小于5mΩ，且越小越好，可知，增大卷簧压力可以保证接地装置安全运用。

2.4 维保周期

查阅相关机车及动车组维保手册，不同车型接地装置维保周期存在明显差异。对比发现部分动车组维保周期较长，分析认为接地装置碳刷卡滞与维保周期过长导致积碳未能及时清理有关。

2.5 原因分析结论

通过现场拆解和上述对比，运用中出现大量碳粉，积累并附着碳刷上及接地装置内部，且部分动车组维护保养手册中对接地装置开盖检查周期为较长，接地装置内部积碳未能及时清理。碳刷磨损产生的碳粉积累并附着在碳刷表面，造成碳刷摩擦阻力增大，因碳刷与刷握间隙较小，卷簧压力偏低，造成接地装置碳刷卡滞。

3 改进建议

1. 对动车组接地装置碳刷与刷握实际间隙进行测量。目前测量数据中碳刷与刷握的最小间隙量小于0.19mm的接地装置，均存在碳刷卡滞现象，最小间隙量大于0.19mm时均未发生卡滞。基于数据对比分析，优化调整碳刷和刷握的尺寸公差，将最小间隙量控制在0.20mm。

2. 优化改进接地装置卷簧，提高卷簧压力为22±2N。

3. 适当修订检修周期，避免长时间未清理碳粉，导致的接地碳刷卡滞。

结语：通过现场调研、对比及新方案的验证，改进后的接地装置有效解决了卡滞问题，对于接地装置的检修周期问题，由于不同车型的使用率存在差异，需结合现场长期运用后的实际情况，确定有效、适当的维护周期。动车组产品作为我国走出国门的金名片，需在日常运用中不断完善、升级其零部件，提高动车组产品的可靠性，为打造“复兴号”动车组新时代品牌提供有力支撑。

参考文献：

1. 《HXD3D型电力机车检修技术规程》[M] 北京 中国铁道出版社 2019年

2. 《时速160公里动力集中动车组动力车使用保养说明书》

[3] 鲍维千《机车总体及转向架》[M] 北京 中国铁道出版社 2010年