C64K 型敞車重載工況慣性故障及檢修工藝

楊世權

（神華鐵路貨車運輸有限責任公司，北京 100010）

1 國家能源集團C64K 型敞車運行工況介紹

國家能源集團神華鐵路貨車公司，是國內從事西煤東運的鐵路自備車管理公司，現保有C64K 型敞車約2.1 萬輛，主要在集團管內線路運行，部分車輛也在國鐵線路運行。管內線路運行工況較為復雜，長、大坡道和彎道較多。如：集團神朔鐵路全長270 km，絕大部分區段為重載牽引上坡，最大坡度12‰，最小曲線半徑為400 m；朔黃鐵路全長594 km，海拔高度差達到1.53 km，最大坡度12‰，最小曲線半徑400 m，正線R400 m≤L≤R800 m 曲線達到223 條。加之線路部分區段為高寒地區，冬天最低氣溫-35 ℃，車輛金屬配件脆性升高，易產生疲勞裂紋。

C64K 型敞車年運行里程是普通國鐵車輛的2 倍。根據集團公司運輸管理部門統計，C64K 型自備車從大柳塔至黃驊港的車輛年運行里程為22.3 萬公里，從大柳塔至天津煤碼頭的年運行里程為22 萬公里，從棋盤井東烏至天津煤碼頭的車輛年運行里程約17.8 萬公里。由于車輛運行里程的不確定性，故根據平均值按照每車每年20 萬公里運行里程計算，是一般情況下國鐵車輛年里程10 萬公里的2 倍。

2012 年以來，隨著集團管內線路重載萬噸列車的開行，C64K 型車編組由原來的66 輛增加至132 輛，車輛承受牽引力及各項交變載荷成倍增加。

以上運行工況均對C64K 型車輛運行品質不利，需加嚴、加強部分車輛配件檢修工藝。

2 車鉤慣性故障及檢修工藝改進建議

2.1 C64K 型車13 系列車鉤2019 年1～6 月份段修故障統計數據（表1、表2）。

由表1 數據可知：1～6 月段修鉤體報廢故障主要為下牽引臺裂紋超限，共計513 個，占報廢故障總數的83%。由表2 可知，5～10 年及10～15 年報廢鉤體總計584 個，占報廢總數的94.5%，為絕大多數。

表1 段修C64K 車鉤2019 年1～6 月份報廢鉤體故障統計表

表2 段修C64K 車鉤2019 年1～6 月報廢鉤體年限統計表

2.2 故障原因分析

（1）車鉤牽引狀態時，牽引力傳遞過程為：鉤舌S 面—鉤舌牽引臺—鉤體牽引臺—鉤尾扁銷—鉤尾框—緩沖器—前從板—前從板座—牽引梁。13 系列鉤體牽引臺從設計結構來看，下牽引臺的強度儲備最小。由于下牽引臺內側與鉤頭連接處須鑄造鉤腔漏水孔，限制了下牽引臺的空間體積，減小了與鉤腔內側的連接長度。下牽引臺橫向長度與縱向厚度均比上牽引臺小，下牽引臺橫向連接部分過渡圓弧較小，易產生應力集中。

（2）鉤體和鉤舌上、下牽引臺間隙不一致，鉤舌選配組裝作業時由于鉤舌自重及鉤體上、下鉤耳距離誤差，致使裝配后鉤體、鉤舌上牽引臺間隙大于下牽引臺間隙，車鉤受交變牽引力時，下牽引臺每次先承載受力。

（3）列車車鉤牽引力不是水平方向，而是與水平方向成一定夾角向上翹起。車輛滿載運行時，重心在車體中心處，高于牽引梁，水平牽引力F牽1未直接作用在車體重心上。致使車鉤傳遞的牽引合力F牽2不是水平方向，而是向上偏移。如圖1 所示：車輛所受牽引力為F牽1，重力G，1、2 位臺車對車體的支撐力為N1、N2，車體滿載后重心距車鉤中心線為h，車輛定距為L，車輛所受牽引力為F牽2。

圖1 車輛受力示意

N2－N1=2F牽1h/L>0

可見N2大于N1，致使2 位轉向架枕簧撓度大于1 位轉向架枕簧撓度，1 位端牽引梁上翹，高于2 位端牽引梁。因此，車鉤牽引力F牽2應與水平方成一定夾角向上偏移。列車運行過程中，鉤體下牽引臺較上牽引臺除受交變牽引力外，下牽引臺還受鉤頭上翹的扭矩，易造成下牽引臺應力集中，產生裂紋。

2.3 工藝改進建議

（1）車鉤設計過程中增加下牽引臺儲備強度。加大下牽引臺長度與厚度，適當調整鉤體下漏水孔位置，減少其對下牽引臺的影響，增加下牽引臺根部與鉤腔連接過渡的圓弧面積，減小其根部應力集中。提高車鉤材質強度，除選用較高屈服極限和強度極限外，還應選用低溫抗沖擊韌性較好的材料?，F已廣泛采用含P量＜0.025%、含S 量＜0.020%的E 級鋼13B 車鉤，同時盡量裝配13B 型小間隙鉤舌，減小列車縱向沖動。

（2）廠、段修過程中加強鉤體上、下牽引臺磨耗檢查，合理選配鉤舌、鉤體，也可采用鉤舌與下鉤耳間安裝墊圈的方法進行調整，使鉤體和鉤舌上、下牽引臺間隙趨于一致，增大鉤體上牽引臺與鉤舌上牽引臺的接觸面積，防止受力不均。

（3）因集團C64K 型車年運行里程是國鐵一般車輛的2 倍，可適當縮短鉤體的使用年限，如E 級鋼、C 級鋼鉤體壽命管理周期由25 年調整為13 年。

3 車門搭扣慣性故障及檢修工藝改進建議

3.1 2019 年臨修C64K 型車1～6 月車體故障統計數據，見表3。

表3 臨修C64K2019 年1～6 月車體故障統計表

由表3 可知，C64K 型車體運用扣臨修主要故障為下側門搭扣螺栓變形、丟失，導致搭扣鐵丟失、搭扣失效，占車體故障的64.7%。

3.2 故障原因分析

搭扣鐵螺栓頭部尺寸與搭扣鐵螺栓孔直徑不匹配，搭扣鐵螺栓孔徑24 mm，而裝用符合GB/T 5782—2000 標準的M16×100 螺栓頭部六邊形內切圓直徑也為24 mm，扣鐵與螺栓頭部間安裝平墊圈，內徑17 mm，外徑30 mm。在車輛滿載運行工況下，由于搭扣鐵承受較大張力，平墊圈極易集中受力，變形、磨損，最后導致搭扣螺栓頭部磨損、丟失，致使搭扣鐵丟失，如圖2所示。

C64K 型車存在局部超載現象，下車門搭扣鐵螺栓及墊片承受較大外張力，同時車輛在貨場卸煤后，有使用挖機強行頂門、關門現象，車門搭扣承受較大張力。

3.3 工藝改進建議

圖2 XXXX

圖3 增大頭部尺寸的非標搭扣鐵螺栓

可要求螺栓供應廠家生產非標螺栓，增大M16×100 螺栓頭部尺寸，頭部內切圓直徑由24 mm，增大到28 mm，如圖3 所示。頭部尺寸增大后，與搭扣鐵螺栓孔能夠良好匹配，平墊片集中受力變形現象將明顯改善。據調研，某檢修單位曾經要求供應商供應過3000 條該型非標螺栓，裝車一個段修運用試驗，狀態良好未出現搭扣墊片變形、螺栓頭部磨損失效的情況。

4 JC 旁承故障及工藝改進建議

4.1 JC 旁承故障介紹

據運用部門反應，2019 年1～6 月扣臨修車輛，共出現旁承滾子折斷6 件，折斷部位均為旁承滾子軸外側根部，且故障車輛僅1個旁承滾子軸折斷，該故障數量雖然不多，但對車輛承載安全及車輛運行品質有明顯影響（2016 年12 月曾發生過17 次該故障）。

4.2 故障原因分析

（1）滾子軸制造時，突臺附近由于形狀突變存在應力集中，長期運行易產生裂紋。

（2）彈性旁承體使用壽命與集團貨車運行里程不匹配，現部分檢修單位以6 年作為彈性旁承體壽命判定標準，若按《段規》要求滿80 萬公里或6 年時須報廢，集團C64K 型車旁承體4 年就應報廢（年里程20 萬公里）。目前C64K 型車部分彈性旁承體裝用期超4 年，屬超期服役，垂直剛度下降，尤其是重車運行，車輛側滾、搖頭運動或通過曲線時，旁承體支撐力不足，導致旁承壓死，壓斷滾子軸。

（3）經現場調研現車落成時，由于同車輛輪徑差、底架變形及上旁承形位公差等因素，同轉向架旁承及同車同側旁承支撐面通常不在一個水平面，當同轉向架或同車同側旁承高度差較大時，較低的旁承在車輛運行中，將會承受較大載荷，甚至偏載，造成旁承壓死，壓斷滾子軸。

（4）同轉向架新舊旁承混裝也會導致旁承壓死。由于橡膠老化，彈性旁承體垂向剛度在整個裝用期內是逐漸減弱的過程，如同轉向架裝用新舊旁承使用期相差較大，舊旁承體剛度較弱，車輛運行中，舊旁承側將會承受較大載荷。

（5）心盤懸空是導致旁承壓死的另一個原因。當廠、段修安裝輪對輪徑大于原收入輪對時，通常會采用減少心盤墊板厚度，減小下旁承墊板厚度方法保證上旁承下平面與JC 型旁承滾子間隙，如不注意或換裝剛度較大新旁承體，會造成心盤未落實現象，重車狀態將會導致旁承壓死，滾子軸折斷。

4.3 工藝改進建議

（1）嚴格落實滾子軸制造工藝，嚴格熱處理工序，保證材料性能，廠、段修時要加強滾子軸形狀突變部位檢查。

（2）集團C64K 型車JC 型旁承體應以里程為判定壽命依據，旁承體滿4 年后報廢。

（3）現車落成調整上旁承下平面與下旁承滾子間隙時，同轉向架應盡量減少下旁承墊板厚度差，保證均載。同車同側下旁承水平高度差，目前廠、段修均無有效控制手段，其誘因主要是同車輪徑差即1、2 位轉向架輪徑差較大所致?？蛇m當加嚴輪對選配要求，由原工藝同轉向架輪徑差不大于15 mm、同車不大于30 mm，加嚴為同轉向架輪徑差不大于10 mm、同車不大于20 mm。這樣既能有效減少同車同側旁承支撐面高度差，保證旁承不偏載，又能提升整個車輛動力學性能。

（4）同轉向架采用同批次生產旁承，即保證同轉向架旁承體使用時間、批次基本相同，如一側更換新品旁承時，另一側也同時更換同批次旁承，搭配使用，以保證旁承體垂向剛度相近。

（5）現車落成調整旁承間隙過程中，注意觀察上下心盤是否落實，可制作工具撥動下心盤磨耗盤是否轉動，以此判定心盤是否落實。

5 制動管系故障及檢修工藝改進

5.1 2019 年C64K 型車1～6 月臨修制動故障統計數據，見表4。

表4 臨修2019 年C64K 1～6 月制動故障統計表

由表4 可知，2019 年1～6 月C64K 臨修車故障中，制動閥內故障占37.9%，制動管系故障（含支管法蘭、降壓風缸支管）總計占61.4%?？梢娭苿庸芟倒收媳壤即蟛糠帧?/p>

5.2 故障原因分析

（1）廠、段修時部分職工緊固法蘭體用力過猛，未嚴格按照工藝交替、均勻緊固螺栓，造成法蘭體相互抗勁。制動管系彎制后，存在不同程度的長度、角度誤差。連接安裝時，法蘭接頭體在位置上有偏差，部分職工強行對位，擰緊法蘭體，造成連接管系法蘭體相互抗勁，車輛運行中，受振動交變載荷，易出現裂紋。

（2）目前C64K 型敞車使用的降壓風缸支管與降壓風缸直接連接，未采用法蘭連接。現使用的降壓風缸支管外徑27 mm，內徑22 mm，經攻絲后最薄處只有1.2 mm 左右，車輛運行過程中，極易折斷。C64K 型車KZW 型空重車傳感閥支管吊卡與降壓風缸支管三通法蘭接頭距離較遠（約470 mm），三通接頭作用在降壓風缸支管螺紋攻絲處，垂直向下力較大，車輛運行過程中產生振動，易造成該部位開裂、折斷。

5.3 工藝改進建議

（1）制動管系應嚴格按照圖樣彎制，減小彎管誤差，提高管系彎制質量。管系組裝連接時交替、均勻緊固法蘭螺栓，先緊固連通管法蘭，在不干涉其他基礎制動配件情況下，吊卡座隨管系適當移動位置，避免吊卡與制動管相互抗勁。

（2）在設計降壓風缸時，降壓風缸與管系聯通采用法蘭聯通，不再采用連通管攻絲旋入聯通。降壓風缸支管與傳感閥管系聯通三通部位加裝吊卡座，支撐三通自重，減少降壓風缸支管與風缸連接處所受向下的扭矩。

6 限壓閥試驗故障及工藝改進建議

6.1 限壓閥故障介紹

4 月份在段修過程中，發現15 套限壓閥修竣后，上臺試驗保壓位顯示活塞漏泄超標，更換新品活塞及密封圈故障仍不能排除。據現場職工反應，此類故障時常出現。

6.2 故障原因分析

各結合面涂防銹檢漏劑進行檢查，未發現泄漏，后經逐步排查，發現顯示活塞Y 型密封圈內圈與顯示活塞配合不良，保壓位時降壓風缸與制動缸通路管系余風通過顯示活塞Y 型密封圈內圈與顯示活塞槽結合部聯通，壓力傳感器顯示漏泄超標。如圖4 所示，漏風處。

主要原因為：Y 型密封圈彈性張力不足，內圈與活塞槽為線接觸，接觸面積較小，容易漏風。

6.3 工藝改進建議

Y 型密封圈生產廠家嚴格按照圖樣尺寸，選擇天然橡膠生產，保證密封圈彈性及張力。后經現場多次試驗，在顯示活塞槽后根部加一個Φ8 mmO 形橡膠密封圈，試驗時不再泄漏，故障排除，該方法可采用。

圖4 限壓閥活塞

7 結語

導致集團C64K 型車故障因素較多，牽涉運用工況、檢修工藝落實、配件設計、配件質量等多方面問題，保障該型車的運用安全是一項長期艱巨的任務，需要各單位、部門的共同努力。以上提出的工藝改進建議希望能夠幫助提升修車質量和車輛運行安全。由于調查的車型配件有局限性，不妥之處，請批評指正。