1、龙源期刊网 http:/转K6型转向架两种常见运用故障分析作者：周博来源：科技创新导报2011年第13期摘 要:本文针对转K6型转向架在运用过程中暴露的两类典型问题车轮轮缘单侧磨耗和交叉支撑装置运用状态不良进行全面分析,查找原因,并提出相应的解决和改进建议。 关键词:铁路转K6型转向架运用性能 中图分类号:U2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(a)-0056-01 经运用考验表明,转K6型 转向架可有效减少重载列车轮轨间磨耗,改善车辆垂向动力学性能。但在近年转K6型转向架的运用检修过程中,发现如下问题须进一步解决。 1 车轮轮缘单侧磨耗 1.1 故障情况 2007
2、年以来,某段在检修中发现少量轮对出现单侧轮缘磨耗的问题。检修部门对入段检修的22辆C70型敞车进行检测,发现 7条轮对的单侧轮缘磨耗比较严重。其中 轮缘剩余厚度小于段修限度26mm的车轮4个,厚度为的27mm的车轮3个。同 时发现2、 3、5、8位轮缘磨耗较多。同一轮对只有一个车轮的轮缘发生磨耗;同一转向架的两条轮对不同时发生轮缘磨耗; 发生轮缘磨耗的轮对其同侧的制动梁均有横向偏移的现象,使一侧闸瓦贴靠轮缘,另一侧闸瓦远离轮缘并且闸瓦贴靠的车轮轮缘发生磨耗,且磨耗表面并不是完全光亮的状态,说明轮缘磨耗到一定程度后轮缘磨耗停止。 1.2 原因分析 同一轮对上只有一个车轮的轮缘发生磨耗说明该磨耗不
3、是由于车辆运行过程中发生蛇行失稳造成的。同一转向架的两条 轮对不同时发生轮缘磨耗,说 明转向架的正位状态良好。从制 动梁偏移和轮缘及闸瓦的磨耗形态相吻合的现象来看,主要原因是转向架基础制动系统的制动梁偏移,使一侧闸瓦贴靠轮缘,导致轮缘发生较大的磨耗。 转K6型转向架空车、重车时摇枕的高度差为43mm,固定支点座高度随摇枕变化,而制动杠杆的高度不随空重车改变,所以为了兼顾空车、重 车时制动杠杆的受力 ,在设计支点座的位置时是按照空车、重车时摇枕的平均高度 进行设计的。 龙源期刊网 http:/在空车状态下支点座比设计位置高出22mm。因此支点座将带动支点和固定杠杆上升,同时固定杠杆推动制动梁移动
4、。考 虑到支点座、支点、固定杠杆、制动梁以及制动圆销之间的间隙,空车时制动梁最大将侧移8.lmm,轮缘与闸瓦之间还有1.1mm的间隙。如制造尺寸累计超差,就会发生制动梁闸瓦侵入2位或8位车轮轮缘,造成2位或8位车轮轮缘单侧磨耗。 在重车状态下,固定支点座实际要比设计位置低21mm 。此时固定杠杆将推动制动梁侧移。但当摇枕位置从空车变到重车时,固定杠杆支点将对车轮固定杠杆施加一个力矩,所以制动梁的侧移受限,移动量较小。 1.3 改进措施 解决转K6型转向架同一 轮对单侧轮缘磨耗的措施为将刚性支点改为柔性组合支点,固定杠杆支点座随空重车高度变化时不会使制动梁向两侧偏移,以解决固定杠杆端少量轮对轮缘
5、单侧磨耗问题。如果可能还可调整 车体上拉杆的偏角,使游动杠杆端制 动梁相对于固定杠杆端制动梁不发生横移。同时进一步提高零部件的制造 质量,控制各项 尺寸在公差范围之内。 2 交叉支撑问题 2.1 轴向橡胶垫问题 交叉支撑转向架轴向橡胶垫是侧架弹性交叉支撑装置中的弹性元件,主要在侧架和交叉支撑装置之间起弹性连接作用,可以为转向架提供合乎要求的抗菱刚度。 2.1.1 存在问题 铁路货车段修规程规定橡胶垫使用寿命满6年需报废,而在运用中装用转K6型交叉支撑转向架的主型车厂修期是9年,这就要求在1个厂修期内必须在段修中更换1次橡胶垫。这不仅提高了段修的工艺难度,也造成了橡胶垫的浪费。 交叉杆投入使用多
6、年的运用实践表明,橡胶垫破损的情况很少发生,这说明橡胶垫在运用中能经受住考验,其使用寿命可以适当延长。 2.1.2 建议措施 提高橡胶垫的设计制造要求,将橡胶垫的使用寿命保证期更改为9年,使其与车辆厂修要求同步。对厂修期不是9年的车型, 将橡胶垫的使用寿命调整为 与车辆厂修期同步,在厂修时对其予以报废。将目前己经投入使用的橡胶 垫的使用寿命更改为9年 ,避免在段修中更换橡胶垫时由于工艺落实不到位而带来安全隐患。同 时,在运用中加强对橡胶 垫的状态维护,确保其运用状态良好。 2.2 交叉杆断裂 龙源期刊网 http:/侧架弹性交叉支撑装置由1个下交叉杆、 1个上交叉杆、8个轴向橡胶垫、4个双耳垫
7、圈、4个锁紧板、4个紧固螺栓(强度等级为10.9级)组成。交叉支撑杆在上、下交叉杆中部焊有夹板,利用2组M12螺栓把螺母用电焊点固,夹板间有4处塞焊点和两条平焊缝。交叉杆由交叉杆杆身、交叉杆端头、交叉杆扣板组成,交叉杆杆身共有三 处压型,一处位于交叉杆的中央 ,另两处对称位于交叉杆杆身的两端。 2.2.1 发现问题 日常运用检查中交叉杆存在断裂的现象,断裂部位主要发生在交叉杆端头的环焊缝处及两交叉杆焊缝连接处。 2.2.2 原因分析 交叉支撑装置约束了左右侧架的相对位移。当两个 侧 架发生相对位移,如发生菱形变形或扭转变形时受到交叉杆的阻碍,因此交叉支撑装置承受的载荷主要是车辆运行中的动载荷。
8、在货车运行中,左右侧架承受着由轮对传来的轮轨垂向、横向 动作用力和冲 击振动等复杂的动力作用,并在扭曲线路上两侧架产生反向点头位移,使交叉支撑装置各部位产生复杂的交变动应力。 由于所有的焊接接头不可避免地是应力集中点,自然疲劳破坏很可能发生在接头部位。因此,应力集中是影响焊接接头疲劳强度的主要因素。另外 焊接 过程中时常伴随着裂纹、未熔合、咬边、气孔、夹渣等焊接缺陷,会产生严重的应力集中源,会大幅度降低结构或接头的疲劳强度,尤其是工件承受交变载荷的情况下,疲劳强度最多会下降50%左右。 钢管与扣板组成的焊接结构设计不合理。 钢管与扣板 组成的焊接结构有四条纵向焊缝。据有限元分析表明,钢管中所承
9、受的交变应力约为60MPa,但在钢管与扣板之间焊有纵向焊缝后,焊缝前端的应力最大可达230MPa。在交 变载荷作用下,极易在 焊缝处产生疲劳断裂。 钢管与扣板焊接接头根部间隙太大。在使用管状 焊丝 C02气体保护焊一次成型时,会有少量熔融的焊缝金属流淌到钢管或扣板的下部,在冷却速度较快的情况下,未能与钢管或扣板熔合,而是附着在它们的表面,形成一个小裂隙。 这种小裂隙在交变应 力作用下便向焊接热影响区中的脆化区和低强度金属区扩展,而成为天然的裂纹源。 2.2.3 改进建议 缩小扣板与杆身间隙,限制焊缝宽度以降低扣板处的应力集中;对于环焊缝则采用在钢管上开切坡口进行焊接,采用机器人焊接提高成型质量的措施。 加强组装检测手段,以扣板平面为基准,调整杆身与其平行。用塞尺测量扣板与杆身两侧的横向间隙,要求交叉杆单侧横向间隙应不大于1mm;用直尺检测交叉杆中心线200mm范围内,交叉杆杆身不得高于扣板平面。 龙源期刊网 http:/严格控制杆身与扣板正面焊缝宽度不超过8mm,以提高 焊缝的疲劳寿命。 对环焊缝的周边及起收弧部位进行有效打磨,以提高疲劳强度。
