C76系列敞車(chē)撐桿優(yōu)化改進(jìn)探討

阮 茂，鄭和平，劉海東

(中車(chē)齊齊哈爾車(chē)輛有限公司 大連研發(fā)中心，遼寧 大連 116052)

為提高大秦鐵路的煤炭運(yùn)輸能力，中車(chē)齊齊哈爾車(chē)輛有限公司于1998—2002年間先后研制了25 t軸重C76B、C76C型和C76(H)型運(yùn)煤敞車(chē)，共計(jì)生產(chǎn)320輛投入運(yùn)用考驗(yàn)。C76系列敞車(chē)在運(yùn)用過(guò)程中出現(xiàn)撐桿脫落和折斷故障，主要是撐桿與撐桿座焊接處開(kāi)焊而導(dǎo)致?lián)螚U脫落。為解決撐桿脫落和折斷的故障，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和研究分析，參考C80系列敞車(chē)撐桿的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，提出了將C76系列敞車(chē)撐桿組成原焊接結(jié)構(gòu)調(diào)整為螺栓連接的改進(jìn)方案。

1 原因分析

對(duì)車(chē)輛段C76系列敞車(chē)撐桿運(yùn)用情況進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用2個(gè)段修期左右的撐桿存在脫落和折斷現(xiàn)象，同時(shí)還有嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象(圖1)。

C76系列敞車(chē)撐桿與撐桿座、撐桿座與側(cè)墻的連接結(jié)構(gòu)均為焊接方式，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析認(rèn)為：碳鋼材質(zhì)的撐桿腐蝕后更換，撐桿座部位因多次切除，再原位焊裝，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不良，這是撐桿與撐桿座開(kāi)裂、脫落的主要原因；裝煤用輪式裝載機(jī)裝卸操作不當(dāng)是造成撐桿折斷的主要原因。

(1)既有撐桿腐蝕后多次切換和原位焊接，焊接質(zhì)量不良造成撐桿脫落。

為增強(qiáng)C76系列敞車(chē)兩側(cè)墻及側(cè)墻與底架之間的連結(jié)剛度，車(chē)輛中部設(shè)有水平撐桿和斜撐，兩端設(shè)有水平撐桿，側(cè)墻上部撐桿座與側(cè)墻采用螺栓連接并焊接的結(jié)構(gòu)，下部撐桿座與側(cè)墻、撐桿與撐桿座為焊接連接。由于撐桿采用20號(hào)無(wú)縫鋼管，材質(zhì)為普通碳素鋼，無(wú)耐腐蝕特性，撐桿在運(yùn)用2個(gè)段修期后腐蝕嚴(yán)重，車(chē)輛段在更換撐桿的過(guò)程中需要將既有撐桿腐蝕部分切除，再重新焊接，撐桿與撐桿座多次施修焊補(bǔ)后導(dǎo)致?lián)螚U座部位焊縫質(zhì)量不能保證，容易造成撐桿與撐桿座焊縫開(kāi)裂、撐桿脫落的故障。

(2)輪式裝載機(jī)裝卸操作不當(dāng)造成撐桿折斷。

在煤炭集運(yùn)站裝煤現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行輪式裝載機(jī)裝車(chē)作業(yè)過(guò)程中，為提高裝車(chē)效率，輪式裝載機(jī)鏟斗均沒(méi)有達(dá)到最大起升高度。如果裝煤作業(yè)時(shí)鏟斗起升高度過(guò)低或剛剛超過(guò)上側(cè)梁即開(kāi)始卸煤，進(jìn)入車(chē)內(nèi)的鏟斗高度將超過(guò)撐桿距上側(cè)梁的垂直距離，必將和撐桿發(fā)生磕碰，導(dǎo)致?lián)螚U發(fā)生彎曲甚至折斷而損壞。

2 改進(jìn)方案

改進(jìn)方案原則是：(1)撐桿座與側(cè)墻連接方式保持不變，改變既有撐桿與撐桿座的焊接連接結(jié)構(gòu)，提高撐桿的可拆卸性，便于在車(chē)輛檢修中快速更換撐桿；(2)提高撐桿材料的防腐蝕性能，減少煤中含有硫、氯及氟的腐蝕性液體對(duì)撐桿造成的腐蝕；(3)水平撐桿高度位置合理，避免裝煤輪式裝載機(jī)操作不當(dāng)磕碰撐桿，降低撐桿折斷的可能性。

2.1 撐桿連接結(jié)構(gòu)優(yōu)化

研制C80型敞車(chē)時(shí)，為方便撐桿更換，撐桿座與側(cè)墻、撐桿和撐桿座采用螺栓連接或拉鉚釘鉚接結(jié)構(gòu)；為解決輪式裝載機(jī)對(duì)水平撐桿造成的損壞，C80系列敞車(chē)撐桿設(shè)計(jì)為水平下凹式結(jié)構(gòu)，且應(yīng)用效果良好?；贑80系列敞車(chē)螺栓連接結(jié)構(gòu)的成熟運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，C76系列敞車(chē)水平撐桿與撐桿座、撐桿與中梁安裝座采用螺栓連接結(jié)構(gòu)。

2.2 確定合理的撐桿高度位置

撐桿高度位置的確定主要考慮輪式裝載機(jī)操作時(shí)避免磕碰到撐桿而造成撐桿彎曲或折斷。C76系列敞車(chē)撐桿安裝座與側(cè)板間采用螺栓連接以后，撐桿座中心距上側(cè)梁距離與C80型敞車(chē)完全相同。由于C80型敞車(chē)成熟的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)表明其水平下凹式撐桿距上側(cè)梁靜空高度大于輪式裝載機(jī)作業(yè)時(shí)鏟斗探入車(chē)體內(nèi)側(cè)的垂直高度極限，并留有一定的安全裕量，因此，C76系列敞車(chē)新型撐桿安裝座螺栓孔采用敞車(chē)既有側(cè)板螺栓孔，撐桿結(jié)構(gòu)采用水平下凹式撐桿，結(jié)合既有撐桿座中心和下凹式撐桿結(jié)構(gòu)，可有效避免輪式裝載機(jī)操作造成的撐桿彎曲和折斷，保證撐桿高度滿(mǎn)足車(chē)輛運(yùn)用要求。圖2為新型撐桿結(jié)構(gòu)。

圖2 新型撐桿結(jié)構(gòu)

2.3 撐桿材質(zhì)選擇

撐桿管材主要有06Cr18NiTi不銹鋼或S450AW高耐蝕鋼。06Cr18NiTi不銹鋼耐腐蝕性較好，其價(jià)格是20號(hào)普通碳素鋼的3倍左右；S450AW高耐蝕鋼主要是針對(duì)煤炭運(yùn)輸中產(chǎn)生的弱酸性環(huán)境而研制，在大秦線通用敞車(chē)和出口國(guó)外運(yùn)煤敞車(chē)上得到成功應(yīng)用，價(jià)格比20號(hào)普通碳素鋼略高。綜合考慮耐腐蝕性能和性?xún)r(jià)比，采用S450AW高耐蝕鋼材質(zhì)撐桿，并對(duì)其表面進(jìn)行防腐蝕處理，以解決撐桿在運(yùn)用過(guò)程中的腐蝕問(wèn)題，延長(zhǎng)其使用壽命。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，撐桿脫落是由于普通碳素鋼材質(zhì)的撐桿腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致?lián)螚U與撐桿座在多次焊修后焊接不良；造成撐桿折斷的主要原因是輪式裝載機(jī)鏟車(chē)操作作業(yè)不當(dāng)。因此，采用S450AW高耐蝕鋼撐桿以提高耐腐蝕性；將撐桿與撐桿座原焊接結(jié)構(gòu)改為螺栓連接；采用水平下凹式撐桿，撐桿距上側(cè)梁高度與C80型敞車(chē)一致，以減少輪式裝載機(jī)裝卸作業(yè)對(duì)撐桿的損傷。C76系列敞車(chē)按照該方案改造后運(yùn)用已超過(guò)2年，整體狀態(tài)和性能均良好。