HXD3D型電力機車牽引緩沖裝置磨耗嚴重問題分析與改進

撰文/韓鵬飛 辛淼

■116021 大連機車車輛有限公司技術開發部 遼寧 大連

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HXD3D型電力機車牽引緩沖裝置磨耗嚴重問題分析與改進

撰文/韓鵬飛 辛淼

■116021 大連機車車輛有限公司技術開發部 遼寧 大連

HXD3D型機車投入運用2年后，其牽引緩沖裝置陸續出現部分零部件磨耗速度超過設計預期的問題。本文從HXD3D型機車緩沖裝置的設計原理、結構出發，對問題進行原因分析判斷，進而提出改進方案措施。關鍵詞：HXD3D機車；牽引緩沖裝置；磨耗：改進

自2013年起，中國中車大連機車車輛有限公司（簡稱“中車大連公司”）160km/h速度等級的HXD3D型客運電力機車正式批量投入運用，作為目前國內功率最大，技術先進的一型機車，其迅速擔負起普通旅客列車的提速牽引任務。但在經過1年半多時間的運用后，其牽引緩沖系統首先在蘭州鐵路局蘭西機務段出現前從板與鉤尾框磨損嚴重問題，其后西安、沈陽機務段也陸續發生類似故障，造成頻繁扣車。該故障不但增大了中車大連公司的售后服務工作量，也影響到鐵路方面的機車使用率。而作為機車與客車之間連掛的重要裝置，因其涉及到了行車安全與旅客乘坐舒適性，牽引緩沖裝置的正常工作尤為重要，所以該問題必須得到重視。

HXD3D型機車牽引緩沖裝置結構原理

作為一型客運電力機車，設計之初便需考慮到旅客的牽引舒適性，因此其牽引車鉤首次在機車上采用了鐵道客車所使用的15X型小間隙車鉤。與以往的內燃電力機車車鉤（連掛間隙19.5mm）相比，15X型車鉤內部連掛間隙減小至4.5mm，極大地減小了牽引時的縱向沖動性，提高了乘坐舒適度。此外，該緩沖裝置中增加了鐵道客車未使用過的壓潰吸能裝置，當發生意外撞擊時，其壓潰裝置能夠吸收一部分碰撞能量，可以對車體鋼結構本身進行一定的保護。

在中國鐵路總公司的標準性技術文件TJ/JW033-2014《交流傳動機車車鉤緩沖裝置暫行技術條件》中，其6.2.4.18條規定“在緩沖器和壓饋管的正常行程范圍內，車鉤鉤肩與沖擊座不應接觸，縱向最小距離應超出緩沖器和壓潰管等吸能裝置行程總和3mm（沖擊座本體可變形者，可把沖擊座變形量計入）”。因此機車的沖擊座結構可以有兩種不同的結構：

a壓潰裝置工作完畢后，沖擊座發生形變；

b壓潰裝置與沖擊座同時形變。

而HXD3D機車本著優先保護車體鋼結構的設計原則，采用了前者結構。當發生意外碰撞后，能量傳遞途徑為：緩沖器壓縮-壓潰裝置工作-沖擊座變形-車體鋼結構，因此如沖擊座未產生變形，可不對車體鋼結構做探傷檢查，簡化了檢修過程。

磨耗嚴重故障原因分析

HXD3D型電力機車的牽引緩沖裝置，發生磨耗故障的機車出現比較集中，主要在蘭州鐵路局、西安鐵路局、沈陽鐵路局出現，具體表現為：

機車牽引緩沖裝置中的前從板與鉤尾框接觸面間的磨耗速度大大超過設計預期，磨損嚴重，依照相關規定，當前從板磨耗超過6mm時，或鉤尾框厚度磨耗超過3mm時，禁止使用。

當車鉤承受縱向壓力的時候，力的傳遞為：車鉤—前從板—緩沖器，因此隨著緩沖器的壓縮和還原，前從板在鉤尾框內前后移動。而由于鉤尾框上浮，其內側上表面將向上頂動前從板下表面，造成前從板與鉤尾框之間壓力增大，進而造成摩擦力增大。同時，HXD3D機車所采用的KC15緩沖器初壓力較小，僅為15～30KN，遠小于以往使用的MT-3緩沖器（初壓力200KN），因此在列車運行中，較小的縱向力就會產生較大的壓縮行程。在調研中我們也發現，出現問題的機車多運用于多曲線與多坡道的牽引區間，頻繁的加減速導致機車與其牽引的車輛之間的縱向力不斷變化，從而使得前從板與鉤尾框之間的相對運動頻率加劇，最終造成二者磨損嚴重。

改進措施

從前述分析中可以看出，減小車鉤的自重轉矩，改善車鉤受力方式，抑制鉤尾框上浮，是減小甚至消除故障的根本途徑。

a改變車鉤吊掛位置

車鉤產生低頭轉矩的主要原因是重心相對于吊掛點比較靠前。因此，需改變機車沖擊座的形式，將車鉤擺塊支點前移，以改善車鉤受力狀況。在原有沖擊座上加焊兩個吊座，將車鉤吊桿位置向前移了約88mm，改造后鉤肩與沖擊座的名義間隙L1為78mm，符合TB/T493-2004中的75mm+7/-2的規定。改造后的車鉤吊桿的位置將于現有25K型客車相當，可以較好地改善車鉤低頭問題，與此同時依舊保證了鉤肩至沖擊座尺寸L2為133mm，保留了機車原有設計的壓潰吸能作用。

b增焊防跳板塊

在新的《鐵路技術管理規程》中對連掛車輛車鉤中心線高度差的規定為≤75mm。新車車鉤高度為880±10mm，在取下差和考慮輪緣磨耗（50mm），當客車端高度為890mm時，兩車高度差為890-（870-50）=70mm，即不進行車鉤高度調整時同樣可以保證在許可范圍內。

結束語

通過對HXD3D型機車牽引緩沖裝置故障的認真調研和分析，提出了解決此類問題的相關措施和改進方案。該方案實施后，將有效地減小前從板與鉤尾框的磨損速度，降低了機務段的檢修更換工作量，確保了機車的安全運行和使用效率，目前，該方案正在各個鐵路局機務段開展改造工作。

參考：

［1］HXD3D型交流傳動客運電力機車［M］.北京：中國鐵道出版社，2012

［2］中國鐵路總公司.交流傳動機車車鉤緩沖裝置暫行技術條件［Z］.2014

［3］中華人民共和國鐵道部.鐵路技術管理規程［M］.北京：中國鐵道出版社，2014

［4］TB/T493-2004鐵道車輛鉤緩裝置組裝技術條件［S］

韓鵬飛（1976—），男，遼寧大連人，高級工程師。