HXD3/3C型電力機車轉向架構架C5修檢修探討

張學昌+王晨+孫曉龍

摘 要：分析了HXD3、HXD3C型電力機車構架C5修磁粉探傷情況，并對主要受力部件的探傷數據做了進一步的分析，得到了相關部件的缺陷發生率及位置分布關系。為構架檢修工藝制定、現場作業和質量管控工作提供一定的指導，為構架相關部件的焊接工藝制定、焊接缺陷的預防提供參考。

關鍵詞：HXD3型電力機車；機車檢修；構架探傷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.045

1 概述

構架是電力機車轉向架的主體結構部件，是承載車體和傳遞力的基體，通過構架實現了轉向架各部件之間的定位、連接以及相互之間的力的傳遞運動關系。機車在運用時，構架除了承受來自車體及車上設備重量的垂向負載外，還會承受機車垂向振動產生的垂向載荷、由于機車牽引或制動時所產生的牽引力及制動力，承受機車在通過曲線時的橫向力和離心力等，是一個復雜交變載荷作用下的重要受力部件。因此，構架強度和剛度是保證機車安全運行的基本條件。

磁粉探傷適用于鋼鐵等鐵磁性材料的表面及近表面缺陷的檢測，非常適用于機車構架各個受力支撐座焊縫疲勞裂紋的檢測。在HXD3/3C型電力機車C5修中要求對構架主要受力部件進行磁粉探傷檢查[1]，包括抗蛇形減振器座焊縫、二系彈簧座焊縫、軸箱拉桿底座焊縫、一系彈簧座焊縫、一系垂向減振器座焊縫、電機吊座焊縫、牽引銷安裝座焊縫、牽引銷、二系垂向減振器座焊縫、制動器吊座焊縫、電機吊座母材、軸箱拉桿底座母材，重點檢查這些部件與構架連接處的焊縫及其熱影響區。

2 構架探傷與分析

我公司在HXD3、HXD3C型電力機車C5修檢修工作中，已經完成了相當數量的機車檢修任務，積累了大量的檢修數據和經驗。考慮到兩種機車構架在圖紙設計與選材上基本相同，而機車的運用特點不同，因此將兩種機車的構架檢修作對比分析。本文統計了2016年檢修的部分機車構架的探傷情況，其中HXD3型198臺，HXD3C型96臺，對于該批機車構架，按相應的C5修要求進行了探傷檢查，各個位置缺陷發生率如圖1所示。可以看出，進入C5修的構架的主要受力部件出現了較多的缺陷。

其中，抗蛇形減振器座焊縫、二系彈簧座焊縫、牽引銷、軸箱拉桿底座母材等幾處位置缺陷發生率較低。針對探傷中檢出缺陷較多的部件及焊縫，對發生缺陷率較高的幾個部位做進一步的統計分析。統計情況見圖2。

2.1 電機吊座焊縫

電機吊座為鑄造件，與構架橫梁蓋板和端梁組焊在一起。驅動電機懸掛裝置的吊桿安裝在電機吊座上，電機吊座承受來自牽引電機工作時傳遞來的縱向和橫向振動。C5修以來，電機吊座發現的缺陷多數為焊縫處裂紋，該裂紋多出現在焊縫坡口位置，經打磨加工缺陷后發現該位置坡口容易存在焊接未融合缺陷。從圖2可以看出，對于兩類型機車，構架中間軸位的吊座焊縫缺陷發生率高于兩端，且HXD3C型機車高于HXD3型機車。

2.2 一系彈簧座焊縫

一系彈簧座焊接在構架側梁下蓋板表面，在轉向架組裝時用于定位構架和一系彈簧。機車運行時，一系彈簧上部的機車重量通過一系彈簧座傳遞到一系彈簧。該部件發生的缺陷多數在彈簧座與構架蓋板焊縫及熱影響區位置，且裂紋尺寸較大，沿周向分布。另外，從圖1中可以看出，HXD3C型機車的該位置缺陷發生率高達50%，且明顯高于HXD3型機車。從圖2中可以看出，一系彈簧座焊縫缺陷在三個軸位上的分布是相近的，與位置分布情況無明顯關聯。

2.3 軸箱拉桿底座焊縫

HXD3、HXD3C型機車構架軸箱拉桿底座焊縫處缺陷發生率約為25%該部位主要承受來自軸箱拉桿的牽引力和制動力，端軸的軸箱拉桿座焊有二系垂向減振器安裝座，同時受到來自二系垂向減振器傳遞來的垂向載荷。端部的軸箱拉桿底座上連接來自兩側的兩個軸箱拉桿，非端部軸箱拉桿底座上連接另外一個軸箱拉桿，從圖2也可以看出，位于機車端部的軸箱拉桿底座焊縫探傷缺陷率相較于機車明顯低于非端部位置的底座焊縫。

2.4 制動器吊座

制動器吊座是構架與制動單元的連接件，分為四個支座，其中兩個焊接在構架衡量下蓋板，兩個吊環焊在構架側梁立板上，四個支座與制動器通過螺栓連接。在機車運用時承受來自制動時所產生的頻繁交替拉壓應力，吊座與構架焊接根部容易產生應力集中，從而產生疲勞裂紋。從圖1可以看出該位置的焊縫發生缺陷的概率較高，達到40%左右。針對制動器吊座的軸位分布不同（見圖2），可以看出，對于HXD3、HXD3C兩種車型，齒側吊座焊縫出現裂紋的概率高于非齒側，不同軸位的吊座發生裂紋概率相差不大。

3 結論

構架上的主要受力部件焊縫及熱影響區是C5修探傷的重點部位，通過大量的檢修實踐表明，構架上發生的破壞現象，也主要出現在焊縫及熱影響區，且大多是疲勞裂紋。經以上檢修數據分析，可以看出，HXD3、HXD3C型電力機車轉向架構架在進入C5修時，主要受力部件的探傷缺陷發生率較高，且兩種車型主要受力部件在位置分布與缺陷發生率之間存在一定的規律性。為該型機車轉向架構架檢修工藝制定、現場作業和檢修質量管控提供一定的指導，同時，為研究構架相關部件的焊接工藝制定、焊接缺陷的預防提供參考。

參考文獻：

[1]中國鐵路總公司.HXD3型電力機車檢修技術規程（C5修）[M]. 北京：中國鐵道出版社，2014.