轉K6型轉向架兩種常見運用故障分析

摘 要:本文針對轉K6型轉向架在運用過程中暴露的兩類典型問題—車輪輪緣單側磨耗和交叉支撐裝置運用狀態不良進行全面分析，查找原因，并提出相應的解決和改進建議。

關鍵詞:鐵路轉K6型轉向架運用性能

中圖分類號:U2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0056-01

經運用考驗表明，轉K6型轉向架可有效減少重載列車輪軌間磨耗，改善車輛垂向動力學性能。但在近年轉K6型轉向架的運用檢修過程中，發現如下問題須進一步解決。

1 車輪輪緣單側磨耗

1.1 故障情況

2007年以來，某段在檢修中發現少量輪對出現單側輪緣磨耗的問題。檢修部門對入段檢修的22輛C70型敞車進行檢測，發現7條輪對的單側輪緣磨耗比較嚴重。其中輪緣剩余厚度小于段修限度26mm的車輪4個，厚度為的27mm的車輪3個。同時發現2、3、5、8位輪緣磨耗較多。同一輪對只有一個車輪的輪緣發生磨耗;同一轉向架的兩條輪對不同時發生輪緣磨耗;發生輪緣磨耗的輪對其同側的制動梁均有橫向偏移的現象，使一側閘瓦貼靠輪緣，另一側閘瓦遠離輪緣并且閘瓦貼靠的車輪輪緣發生磨耗，且磨耗表面并不是完全光亮的狀態，說明輪緣磨耗到一定程度后輪緣磨耗停止。

1.2 原因分析

同一輪對上只有一個車輪的輪緣發生磨耗說明該磨耗不是由于車輛運行過程中發生蛇行失穩造成的。同一轉向架的兩條輪對不同時發生輪緣磨耗，說明轉向架的正位狀態良好。從制動梁偏移和輪緣及閘瓦的磨耗形態相吻合的現象來看，主要原因是轉向架基礎制動系統的制動梁偏移，使一側閘瓦貼靠輪緣，導致輪緣發生較大的磨耗。

轉K6型轉向架空車、重車時搖枕的高度差為43mm，固定支點座高度隨搖枕變化，而制動杠桿的高度不隨空重車改變，所以為了兼顧空車、重車時制動杠桿的受力，在設計支點座的位置時是按照空車、重車時搖枕的平均高度進行設計的。

在空車狀態下支點座比設計位置高出22mm。因此支點座將帶動支點和固定杠桿上升，同時固定杠桿推動制動梁移動。考慮到支點座、支點、固定杠桿、制動梁以及制動圓銷之間的間隙，空車時制動梁最大將側移8.lmm，輪緣與閘瓦之間還有1.1mm的間隙。如制造尺寸累計超差，就會發生制動梁閘瓦侵入2位或8位車輪輪緣，造成2位或8位車輪輪緣單側磨耗。

在重車狀態下，固定支點座實際要比設計位置低21mm。此時固定杠桿將推動制動梁側移。但當搖枕位置從空車變到重車時，固定杠桿支點將對車輪固定杠桿施加一個力矩，所以制動梁的側移受限，移動量較小。

1.3 改進措施

解決轉K6型轉向架同一輪對單側輪緣磨耗的措施為將剛性支點改為柔性組合支點，固定杠桿支點座隨空重車高度變化時不會使制動梁向兩側偏移，以解決固定杠桿端少量輪對輪緣單側磨耗問題。如果可能還可調整車體上拉桿的偏角，使游動杠桿端制動梁相對于固定杠桿端制動梁不發生橫移。同時進一步提高零部件的制造質量，控制各項尺寸在公差范圍之內。

2 交叉支撐問題

2.1 軸向橡膠墊問題

交叉支撐轉向架軸向橡膠墊是側架彈性交叉支撐裝置中的彈性元件，主要在側架和交叉支撐裝置之間起彈性連接作用，可以為轉向架提供合乎要求的抗菱剛度。

2.1.1 存在問題

《鐵路貨車段修規程》規定橡膠墊使用壽命滿6年需報廢，而在運用中裝用轉K6型交叉支撐轉向架的主型車廠修期是9年，這就要求在1個廠修期內必須在段修中更換1次橡膠墊。這不僅提高了段修的工藝難度，也造成了橡膠墊的浪費。

交叉桿投入使用多年的運用實踐表明，橡膠墊破損的情況很少發生，這說明橡膠墊在運用中能經受住考驗，其使用壽命可以適當延長。

2.1.2 建議措施

提高橡膠墊的設計制造要求，將橡膠墊的使用壽命保證期更改為9年，使其與車輛廠修要求同步。對廠修期不是9年的車型，將橡膠墊的使用壽命調整為與車輛廠修期同步，在廠修時對其予以報廢。將目前己經投入使用的橡膠墊的使用壽命更改為9年，避免在段修中更換橡膠墊時由于工藝落實不到位而帶來安全隱患。同時，在運用中加強對橡膠墊的狀態維護，確保其運用狀態良好。

2.2 交叉桿斷裂

側架彈性交叉支撐裝置由1個下交叉桿、1個上交叉桿、8個軸向橡膠墊、4個雙耳墊圈、4個鎖緊板、4個緊固螺栓(強度等級為10.9級)組成。交叉支撐桿在上、下交叉桿中部焊有夾板，利用2組M12螺栓把螺母用電焊點固，夾板間有4處塞焊點和兩條平焊縫。交叉桿由交叉桿桿身、交叉桿端頭、交叉桿扣板組成，交叉桿桿身共有三處壓型，一處位于交叉桿的中央，另兩處對稱位于交叉桿桿身的兩端。

2.2.1 發現問題

日常運用檢查中交叉桿存在斷裂的現象，斷裂部位主要發生在交叉桿端頭的環焊縫處及兩交叉桿焊縫連接處。

2.2.2 原因分析

交叉支撐裝置約束了左右側架的相對位移。當兩個側架發生相對位移，如發生菱形變形或扭轉變形時受到交叉桿的阻礙，因此交叉支撐裝置承受的載荷主要是車輛運行中的動載荷。在貨車運行中，左右側架承受著由輪對傳來的輪軌垂向、橫向動作用力和沖擊振動等復雜的動力作用，并在扭曲線路上兩側架產生反向點頭位移，使交叉支撐裝置各部位產生復雜的交變動應力。

由于所有的焊接接頭不可避免地是應力集中點，自然疲勞破壞很可能發生在接頭部位。因此，應力集中是影響焊接接頭疲勞強度的主要因素。另外焊接過程中時常伴隨著裂紋、未熔合、咬邊、氣孔、夾渣等焊接缺陷，會產生嚴重的應力集中源，會大幅度降低結構或接頭的疲勞強度，尤其是工件承受交變載荷的情況下，疲勞強度最多會下降50%左右。

鋼管與扣板組成的焊接結構設計不合理。鋼管與扣板組成的焊接結構有四條縱向焊縫。據有限元分析表明，鋼管中所承受的交變應力約為60MPa，但在鋼管與扣板之間焊有縱向焊縫后，焊縫前端的應力最大可達230MPa。在交變載荷作用下，極易在焊縫處產生疲勞斷裂。

鋼管與扣板焊接接頭根部間隙太大。在使用管狀焊絲C02氣體保護焊一次成型時，會有少量熔融的焊縫金屬流淌到鋼管或扣板的下部，在冷卻速度較快的情況下，未能與鋼管或扣板熔合，而是附著在它們的表面，形成一個小裂隙。這種小裂隙在交變應力作用下便向焊接熱影響區中的脆化區和低強度金屬區擴展，而成為天然的裂紋源。

2.2.3 改進建議

縮小扣板與桿身間隙，限制焊縫寬度以降低扣板處的應力集中;對于環焊縫則采用在鋼管上開切坡口進行焊接，采用機器人焊接提高成型質量的措施。

加強組裝檢測手段，以扣板平面為基準，調整桿身與其平行。用塞尺測量扣板與桿身兩側的橫向間隙，要求交叉桿單側橫向間隙應不大于1mm;用直尺檢測交叉桿中心線200mm范圍內，交叉桿桿身不得高于扣板平面。

嚴格控制桿身與扣板正面焊縫寬度不超過8mm，以提高焊縫的疲勞壽命。

對環焊縫的周邊及起收弧部位進行有效打磨，以提高疲勞強度。