1、东风 4B 型机车构架侧梁裂纹产生原因及预防2006 年第 1 期第 6 卷(总第 18 期)淮南职业技术学院10URNALOFHUINANVOCAONALTECHNICALCOUGENO.1,2006VOL.6,SerialNo.18东风 4B 型机车构架侧梁裂纹产生原因及预防李海(淮南矿业集团铁运公司,安徽淮南 232082)【摘要】分析了铁路内燃机车转向架构架侧粱裂纹产生的原因:首先在构造上,铁道部生产的机车根据国铁线路等级较高特点进行设计,运用较好,但地方铁路一般等级较低,机械化维护设备落后;其次线路保养落后,易产生构架侧梁裂纹;指出产生构架侧粱裂纹对机车安全运行构成的威胁 ;根据实际
2、情况提出解决产生侧粱裂纹的预防办法和对已形成裂纹的处理工艺;保证机车作为运输主力 ,实现安全运输目的.关键词 机车 ;构架裂纹; 预防【中图分类号U262.29【文献标识码】B【文章编号 】16714733(2006)010o67 一 o3l 铁路内燃机车转向架构架侧梁结构构架是内燃机车转向架的主体,是连接转向架各组成部分的骨架,它不仅承载机车上部所有装备的重量,而且承受和传递机车在运行中产生的各种不同方向的和随机运行中经常变化的力,是一个受力复杂的结构部件.构架是由两根左右对称布置的侧架,两根相同的横梁,前段梁和后段梁组焊成完全封闭式箱型结构.东风 4B 型内燃机车的油压减振器是通过构架侧梁
3、的油压减振器上安装座与轴箱上的安装座连接,相应承受和传递机车在运用中产生的各种不同方向和随机运行中经常变化的力矩.鉴于构架上的油压减振器安装座是一个受力复杂的结构部件,要求构架上焊接油压减振器座的侧梁应有足够的强度和刚度.东风 4B 型内燃机车构架的侧梁(油压减振器上安装座) 采用了全钢板组焊成箱型结构如图 1 所示.2 机车转向架构架侧梁裂纹产生的原因2.1 转向架构架侧粱构造方面由于构架是内燃机车转向架的主体,该部位截面尺寸高度为 360mm,宽度为 200mm,内腔里设有一块 8mm 厚的斜筋板,内外立板厚为 10lllm,上下平面板厚为 l8mm.按设计要求能够保证正常运用情况下的使用
4、要求.但是为什么会发生裂纹呢?通过对东风 4B 型内燃机车一处裂纹部位进行解剖如图 1 所示,发现该侧梁的箱型结构中的斜筋板只同厚 18mm 的上下平板焊接,没有同厚 10mm 的内外立板焊接,内外立板中问没有形成一个整体.运行中外侧立板受到的各种作用力不能直接传到内侧立板,造成外侧立板油压减振器座周围的受力增大,使焊缝及立板钢板疲劳变形是发生裂纹的一个重要因素.1,2上,下平面板;3,4 一左,右侧面板;图 1 机车构架侧梁截面图2.2 线路构造方面铁路线路对机车安全运行的危害主要有下面几类:一是曲线,机车在通过曲线时产生多种变化的力,这些力变化复杂,小到几吨,大到百吨;二是坡道,坡道值越大
5、,机车在坡道上运行机车走行部与钢轨之间形成爬坡力也越大;三是道岔,道岔是股道之间转换和连接主要部件,机车运行经过道岔时产生收稿日期2oo512-21作者简介 李海 (1972 一),男,安徽长丰县人,助理工程师,从事技术管理工作,电话:13956454289.淮南职业技术学院第 6 卷挤压力迫使机车转向;四是三角坑,三角坑是由于线路施工技术不完善和机车车辆经常运行产生的各种变化力造成的.机车在铁路线路上运行,对线路有较高的要求,但这些危害在任何国家和地区的铁路线路上都存在,有时在一段线路上几种危害因素同时存在,运用条件恶劣是造成裂纹发生的直接原因.2.3 线路日常保养,维护方面铁路线路上随时都
6、有机车,列车运行,因此维护保养必须及时.但由于缺乏大型专用养路机械作业,造成部分区段线路维护精度达不到运行要求,线路维护的进度较慢;人为测量轨距数据和水平值存在的误差较大,失格处所较多,是造成裂纹发生的原因之一.以上是造成机车转向架构架侧梁裂纹发生的几个主要原因.因此只有提高机车转向架构架受力部位的强度和刚度,减少或消除线路四大危害,采用线路大型专用养护设备,提高养护质量,才能预防和避免机车转向架构架侧梁裂纹的发生.3 机车转向架构架裂纹的危害由于东风 4B 型内燃机车运行受到不同地区和线路技术参数影响较大,运行中的机车车底转向架构架受到的冲击力也大,这些力相互作用极易造成转向架构架侧梁发生裂
7、纹,随着裂纹不断扩大和发展,最终导致构架断裂,构架断裂会使整个机车失去平衡,从而导致机车脱线,列车颠覆,构成铁路行车大事故,造成机车设备报废,运输瘫痪,而每台内燃机车价值四百多万,经济损失巨大.如集团公司潘集谢桥铁路专用线,设计单线行车,是新区煤炭外运的主要通道,一旦机车发生事故将造成谢桥矿,张集矿,张集北矿原煤运输中断,进而影响整个集团公司的经济发展.4 措施通过对东风 4B 型内燃机车转向架构架侧梁裂纹发生的几个主要原因分析,结合铁运公司机车段修设备力量,自营铁路线路条件的特殊性,铁路线路养护现状,对内燃机车转向架构架侧梁发生的裂纹提出以下预防措施和解决办法.4.1 加固机车转向架构架侧粱
8、针对东风 4B 型内燃机车在构造上的不足,根据铁运公司现有设备能力和工艺水平的实际情况,通过采用侧粱(油压减振器上安装座四周)加焊四根园棒将内外立板连接起来的修复方法来提高机车转向架构架侧梁(油压减振器上安装座与侧梁焊接处)的强度和刚度,防止此处裂纹的产生.要加强侧梁立板裂纹处所的刚度和强度,提高抗应力变化冲击能力,降低机车转向架构架侧粱发生裂纹的几率,可补焊侧梁内斜拉筋与内外立板的连接,改善外侧立板的受力状态,但需要割开侧粱的外板,技术要求高,难度大,段修受条件限制解决不了.因此在不返厂修的情况下,只能选择适合段修可行的方案.经过多次和厂家售后服务技术人员研究论证认为采用四根+3034111
9、111 的园棒连接侧梁内外立板的预防裂纹方案.构架各钢板材质均采用 A,材料,采用的焊条是 H08MN2SIA 型,或不低于此型号的焊条进行焊接.各焊缝均采用二氧化碳气体保护焊焊接,焊后进行退火处理,以消除焊接过程中的内应力,退火温度为 500550cc.退火后进行喷丸处理,消除氧化皮,并喷涂翻修底漆.此方案简单易于操作.4.2 对裂纹的修复用氧乙炔割下油压减振器上座处理表面裂纹,将裂纹用氧乙炔割出 6O.左右坡口,并延伸 1O 一 15mm.消除裂纹.裂纹周围局部校平,保证其平面度要求,裂纹采用坡口焊;在内外立板两侧割 8 一l 一,1,35mm 连接杆安装孔,并开 1045.坡 1:1 如
10、图 2 所示.安装焊接连接杆(材料 Q235 一 A),侧梁两侧焊缝打磨平整,按原要求装焊上减振器,并涂刷油漆.图 2 机车构架侧梁俯视图在立两侧割 8 一1 一5mill 连接杆安装孔按图 2.安装焊接连接杆(材料 Q235 一 A),连接杆两端倒 1045.倒角.侧梁两侧焊缝打磨平整,并涂刷油漆.机车在垂直方向和纵向产生的各种力,均作用在车架纵向中心线所在的垂直平面上,是横粱和端梁及其与侧架对接的焊缝处,基本上不产生各种附加的力矩作用,减少该处的附加弯曲应力,是构架的受力状态得到改善.不论是构架的整体组对,还是整体加工都要定位准确,所以在厂修或段修时,由于其他原因造成构第 1 期李海:东风
11、 4B 型机车构架侧梁裂纹产生原因及预防架主要几何尺寸产生偏差进行焊接时均需要进行修复.在进行裂纹修复的同时,为确保各制动系统的闸瓦在机车制动或缓解时与车轮保持相对准确的几何位置,各轴中心线与侧架上下拉杆座的内侧面中心线(侧架中心线), 不垂直度偏差不大于 1mm.左右侧架中心线 2050 的问距偏差为+0.5mm.4.3 线路维护方面在线路维护机械设备上加大投入,购置大型专用线路养护机械,提高线路养护质量和效率.将线路整治,大修列入日常维护计划,提高维修标准,逐步减少线路翻浆冒泥,消除已存在的三角坑;工务部门强化对线路的巡视,加大线路测量密度和精度,提供准确现场资料,提交总工程师例会.东风
12、4B 型机车在特殊线路条件下运行,转向架构架侧梁焊油压减振器上安装座部位的设计制造强度有必要提高,希望厂家在新造,大修机车时给予考虑.参考文献:1彭志超,涂正刚 .东风 4B 型内燃机车M.大连:理工大学出版杜,l993.2戴宗礼,叶岚 .铁路技术管理规程K. 北京;中国铁道出版社,1999.3赵秉南,赵同澄 .东风 4B 型内燃机车构造M.大连 ;理工大学出版社,1996.ReasonsandPreventionoftheSide-girderCrackofB4DongfengEngineLIHai(DepartmentofRailwayTransportationofHuainanCoal
13、MiningGroupCorporationLtd.,HuainanAnhui,232038)Abstract:Thispaperanalysesthereasonsofsidegirdergcrackoftheinternalcombustionengineinrailway.Inconstruction,accordingtosomehi.ghqualityrailwaysinourcountry,nationalrailwaydepartmentdesignsandproducesadvancedengines,butwhichcannotbefitformediumqualityrai
14、lways.Inmaintenance,someenginescannotgettimelyandstandardmaintenance,whichleadstosidegirdercrackeasily,SOitcannotsecurethesafetyduringtheoperating.Thispaperalsoputsforwardthemethodthatcanpreventandrepairthecracktoreachsafetransportation.Keywords:engine;crack;prevention磁带(magnetictape)磁盘(disk)光盘(CDROM)联机网络(online)MTDKCD0L
