關(guān)于客車(chē)?yán)墒椒遛D(zhuǎn)軸折斷的原因分析及對(duì)策

張亦煌

摘 要：翻板是普客車(chē)內(nèi)的重要服務(wù)設(shè)備，是鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛工程中的一個(gè)重要設(shè)計(jì)部分，翻板作用良好與否，直接影響到列車(chē)運(yùn)行安全性和上部服務(wù)設(shè)施品質(zhì)。拉簧式翻板在實(shí)際運(yùn)用中也多次暴露出嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題，筆者針對(duì)2019—2020年間廣州車(chē)輛段深圳運(yùn)用車(chē)間配屬客車(chē)?yán)墒椒骞收线M(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸斷裂故障問(wèn)題突出，現(xiàn)場(chǎng)反饋檢修困難，容易導(dǎo)致旅客墜落和影響到行車(chē)安全，給現(xiàn)場(chǎng)檢修帶來(lái)很大困擾。筆者通過(guò)深入分析查找故障原因，從運(yùn)用檢修管理、源頭質(zhì)量及作業(yè)卡控上提出了具體的防范措施，有助于減少實(shí)際使用中出現(xiàn)翻板轉(zhuǎn)軸故障的幾率，降低配件脫落導(dǎo)致途中列車(chē)被攔停的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛工程;翻板轉(zhuǎn)軸;斷裂;防范;減少

中圖分類(lèi)號(hào)：U271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

隨著我國(guó)鐵路客車(chē)不斷改革發(fā)展，目前在運(yùn)營(yíng)的旅客列車(chē)正逐漸往統(tǒng)型化方向發(fā)展，25G型DC600V統(tǒng)型客車(chē)以其穩(wěn)定性、舒適性等特點(diǎn)，已逐漸承擔(dān)起我國(guó)鐵路旅客列車(chē)的重要運(yùn)輸任務(wù)。為了滿足旅客在高站臺(tái)上下車(chē)，鐵路客車(chē)在車(chē)門(mén)處設(shè)置了翻轉(zhuǎn)踏板，其安全性能至關(guān)重要。拉簧式翻轉(zhuǎn)踏板裝置以其制造工藝簡(jiǎn)單、檢修較為方便等優(yōu)勢(shì)成為25G型客車(chē)主要使用的翻板裝置之一。幾年來(lái)，筆者對(duì)拉簧式翻板裝置進(jìn)行了跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際使用中存在不少問(wèn)題，其中翻板轉(zhuǎn)軸折斷故障危害較大，容易出現(xiàn)人身傷害事故甚至危及行車(chē)安全，影響正常的鐵路運(yùn)輸秩序。

1 客車(chē)?yán)墒椒遛D(zhuǎn)軸折斷故障

2019年9—12月間，運(yùn)行于貴陽(yáng)—深圳—蘇州區(qū)間的旅客列車(chē)連續(xù)發(fā)生多起拉簧式翻板轉(zhuǎn)軸折斷的典型故障。2019年9月6日廣州車(chē)輛段某車(chē)間檢修K830次2組YW25G673769時(shí)發(fā)現(xiàn)1位翻板轉(zhuǎn)軸斷裂導(dǎo)致拉簧裝置脫開(kāi)故障，9月24日又發(fā)現(xiàn)YZ25G350227的4位翻板轉(zhuǎn)軸斷，12月17日檢修人員又發(fā)現(xiàn)K34次3組YW25G674029的1位翻板轉(zhuǎn)軸斷導(dǎo)致拉伸彈簧裝置脫開(kāi)故障（見(jiàn)表1）。

2 拉簧式翻板轉(zhuǎn)軸折斷原因分析

客車(chē)翻板轉(zhuǎn)軸部分在日常使用中，主要受到翻板裝置本身和旅客重力等產(chǎn)生的共同作用力。彈簧彈力過(guò)大、轉(zhuǎn)軸材質(zhì)強(qiáng)度不足、旅客攜帶物品過(guò)重等因素都可能引起轉(zhuǎn)軸變形或產(chǎn)生裂紋甚至斷裂。根據(jù)筆者多次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，認(rèn)為轉(zhuǎn)軸材質(zhì)不良是故障發(fā)生的主要原因。

筆者通過(guò)對(duì)YW25G674029、YW25G673769故障翻板裝置進(jìn)行全面檢查分析，找出了故障發(fā)生的4個(gè)主要因素，具體如下：

（1）轉(zhuǎn)軸與軸套配合面缺油干磨。

（2）轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)期受到交變力矩的影響，從內(nèi)部逐漸產(chǎn)生疲勞裂紋導(dǎo)致最后產(chǎn)生脆性斷裂。

（3）轉(zhuǎn)軸斷面基本面均為螺旋型斷面，材質(zhì)不良。

（4）轉(zhuǎn)軸折斷處均發(fā)生在車(chē)下靠后支座處。即在轉(zhuǎn)軸與拉簧U型卡配合的軸肩部位，且起裂點(diǎn)均靠車(chē)端，具體位于車(chē)下腳蹬圍板與大線盒之間約130 mm寬狹窄空間內(nèi)且靠里側(cè)，日常易被油垢、淤泥等覆蓋阻擋，日常檢車(chē)員很難直接觀察到隱患。

根據(jù)廠家提供的設(shè)計(jì)圖紙，該轉(zhuǎn)軸材質(zhì)為圓鋼45號(hào)調(diào)制鋼。由于列車(chē)運(yùn)行中，翻板大部分時(shí)間處于打下關(guān)閉狀態(tài)，轉(zhuǎn)軸受到與拉伸彈簧連接的U型鉤的扭轉(zhuǎn)力、轉(zhuǎn)軸座銷(xiāo)套摩擦和支撐力、旅客上下重力以及車(chē)體震動(dòng)等長(zhǎng)期交變內(nèi)應(yīng)力作用，再加上轉(zhuǎn)軸外露長(zhǎng)期受到外界水汽、油垢腐蝕等因素影響，導(dǎo)致在U型鉤配合孔處的轉(zhuǎn)軸從內(nèi)部產(chǎn)生疲勞裂紋并逐漸發(fā)展，材質(zhì)強(qiáng)度逐漸下降，最后產(chǎn)生脆性折斷（見(jiàn)圖1），是問(wèn)題發(fā)生的直接原因。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，翻板轉(zhuǎn)軸與U型鉤連接處折斷處新痕面積約占2/5，截面與軸線角度約45°、螺旋型。而U型鉤配合孔處的轉(zhuǎn)軸部分從孔內(nèi)已開(kāi)始斷裂，最深處約4 mm（見(jiàn)圖2）。另外斷口小部分為垂直于軸線的橫斷面。

根據(jù)材料力學(xué)金屬材料扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)顯示，45號(hào)鋼受到扭轉(zhuǎn)力斷裂時(shí)其斷口截面應(yīng)為與軸線近垂直的平齊斷面，而鑄鐵材質(zhì)斷口呈現(xiàn)沿著中心線45°呈螺旋狀。因此判斷故障轉(zhuǎn)軸材質(zhì)為非45號(hào)鋼或45號(hào)鋼鑄造材質(zhì)不良。

綜合上述調(diào)查分析認(rèn)為，斷裂處轉(zhuǎn)軸材質(zhì)不良強(qiáng)度不足，是造成轉(zhuǎn)軸斷裂的根本原因。

3 客車(chē)段修規(guī)定

根據(jù)《鐵路客車(chē)段修規(guī)程（試行）》（鐵總運(yùn)〔2014〕349號(hào)）有關(guān)規(guī)定，段修時(shí)對(duì)于翻板轉(zhuǎn)軸檢修要求為“轉(zhuǎn)軸注潤(rùn)滑脂，磨耗大于1 mm時(shí)更換”，未明確探傷要求。實(shí)際使用中轉(zhuǎn)軸由于受到較復(fù)雜的交錯(cuò)應(yīng)力及表面長(zhǎng)期受到雨水污水等綜合因素的影響，容易產(chǎn)生變形或從內(nèi)部產(chǎn)生疲勞裂紋并逐漸擴(kuò)展，導(dǎo)致材質(zhì)強(qiáng)度逐漸下降，最終產(chǎn)生脆性斷裂。

4 拉簧式翻板轉(zhuǎn)軸折斷故障處理及對(duì)策

4.1 故障的處理

運(yùn)用檢修中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸或U型鉤存在腐蝕變形、裂紋等異常情況的，一律按作業(yè)指導(dǎo)書(shū)工藝要求更新處理，同時(shí)對(duì)翻板裝置磨耗部位全數(shù)油潤(rùn)處理，并重點(diǎn)做好運(yùn)行跟蹤工作。

4.2 廠段修預(yù)防措施及建議

（1）從嚴(yán)管控配件質(zhì)量。主機(jī)廠嚴(yán)格審核翻板轉(zhuǎn)軸生產(chǎn)廠家資質(zhì)，加強(qiáng)轉(zhuǎn)軸入廠驗(yàn)收工作，采取抽樣測(cè)試強(qiáng)度等方式，從源頭材料方面入手，確保配件材質(zhì)、強(qiáng)度符合規(guī)定。

（2）加強(qiáng)作業(yè)卡控。建議主機(jī)廠結(jié)合廠段修施修，全數(shù)分解檢查翻板裝置。由于段修規(guī)程規(guī)定“轉(zhuǎn)軸注潤(rùn)滑脂，磨耗大于1 mm時(shí)更換”，實(shí)際為狀態(tài)修。根據(jù)實(shí)際使用以及45號(hào)鋼國(guó)內(nèi)制造工藝水平參差不齊的情況，部分轉(zhuǎn)軸無(wú)法維持一個(gè)段修周期，建議A2修或者A3修程時(shí)即更新轉(zhuǎn)軸裝置或全數(shù)落地進(jìn)行探傷。另外，轉(zhuǎn)軸組裝、裝車(chē)時(shí)嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)工藝要求，減少裝配誤差。從廠段修源頭嚴(yán)格落實(shí)安裝工藝方面入手，提高轉(zhuǎn)軸的可靠度，確保客車(chē)運(yùn)用安全。

（3）建議可結(jié)合廠段修施修時(shí)將該型翻板改造成液壓撐桿式翻板。從運(yùn)用檢修和故障統(tǒng)計(jì)來(lái)看，拉簧式翻板裝置車(chē)下轉(zhuǎn)軸、U型鉤等配件運(yùn)用檢查難度非常大，容易漏檢，而液壓撐桿式翻板故障率明顯較低，具有配件少，且液壓桿具備緩沖特性，轉(zhuǎn)軸在使用中受沖擊力較小，檢修維護(hù)方便，因此建議可結(jié)合A4修以上修程將拉簧式翻板改造成液壓撐桿式翻板。

4.3 運(yùn)用檢修措施及建議

（1）掌握故障特點(diǎn)，重視動(dòng)態(tài)、靜態(tài)的檢查。日常運(yùn)用車(chē)間檢車(chē)員作業(yè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)：一是翻板開(kāi)啟彈起角度大于90°能自動(dòng)鎖定的，應(yīng)及時(shí)調(diào)整拉簧彈力以減少對(duì)轉(zhuǎn)軸的作用力;二是翻板開(kāi)啟彈力不足或翻板面錯(cuò)位的，應(yīng)重點(diǎn)檢查轉(zhuǎn)軸特別是車(chē)下與轉(zhuǎn)軸相連裝置，必要時(shí)拆解檢查，發(fā)現(xiàn)有腐蝕變形、異常磨耗、裂紋等異常現(xiàn)象時(shí)一律更新處理。

（2）定期進(jìn)行翻板專(zhuān)項(xiàng)維修檢查。開(kāi)展定期翻板裝置專(zhuān)項(xiàng)檢查，做好車(chē)上車(chē)下翻板裝置檢查，并對(duì)轉(zhuǎn)軸銷(xiāo)套等磨耗部位油潤(rùn)處理;A1修施修時(shí)加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)軸、U型鉤與轉(zhuǎn)軸配合處等配件的檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

（3）做好旅客列車(chē)181故障交接制度。對(duì)乘務(wù)員反映的翻板彈力不足、彈力過(guò)大、翻板面錯(cuò)位等故障，應(yīng)引起高度重視，必須及時(shí)進(jìn)行全面檢查處理，確保列車(chē)運(yùn)行安全。

5 總結(jié)

分析了拉簧式翻板轉(zhuǎn)軸故障發(fā)生的原因，從源頭質(zhì)量、運(yùn)用檢修管理及作業(yè)卡控上提出了具體的防范故障排查措施，進(jìn)一步提高檢修效率，降低實(shí)際使用中出現(xiàn)翻板轉(zhuǎn)軸故障的幾率。

幾項(xiàng)總結(jié)：

（1）拉簧式翻板裝置受制于結(jié)構(gòu)因素，轉(zhuǎn)軸在承受拉簧扭轉(zhuǎn)拉伸力矩的同時(shí)，又受到銷(xiāo)套摩擦力和支撐力、旅客上下重力、開(kāi)啟翻板時(shí)撞擊鎖座受到的反作用力等交變力矩作用，容易從內(nèi)部發(fā)生疲勞裂紋導(dǎo)致材質(zhì)強(qiáng)度逐漸降低并最終發(fā)生折斷故障。

（2）由于翻板轉(zhuǎn)軸加工、組裝存在誤差，使用過(guò)程中產(chǎn)生移位增大轉(zhuǎn)動(dòng)同軸度誤差，進(jìn)一步增大了轉(zhuǎn)軸受力的復(fù)雜度。

（3）結(jié)合廠段修施修，更換成優(yōu)化過(guò)的液壓撐桿式翻板裝置，這種裝置經(jīng)實(shí)踐證明故障率明顯較低。

（4）安裝新翻板轉(zhuǎn)軸時(shí)，注意在轉(zhuǎn)軸座銷(xiāo)套內(nèi)加注油脂，另外建議對(duì)轉(zhuǎn)軸與U型鉤連接處點(diǎn)焊加固處理，降低折斷的幾率。

（5）加強(qiáng)日常維護(hù)保養(yǎng)。及時(shí)對(duì)磨耗部進(jìn)行油潤(rùn)，調(diào)整拉簧拉伸力，清除油污等，減少因保養(yǎng)不到位造成的轉(zhuǎn)軸問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)鐵路總公司.鐵路技術(shù)管理規(guī)程（普速鐵路部分）：TG/01-2014[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2014.

[2]中國(guó)鐵路總公司.鐵路客車(chē)運(yùn)用維修規(guī)程：TG/CL 109-2015[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2015.

[3]中國(guó)鐵路總公司.鐵路客車(chē)段修規(guī)程（試行）（鐵總運(yùn)〔2014〕349號(hào)）[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2015.