《CRH5轉(zhuǎn)向架故障分析（論文）6400字》

CRH5轉(zhuǎn)向架故障分析TOC\o"1-3"\h\u1引言 21.1CRH5動車組轉(zhuǎn)向架特點(diǎn) 21.2動車組轉(zhuǎn)向架維修理論 22CRH5轉(zhuǎn)向架簡介 22.1CHR5轉(zhuǎn)向架 32.2CHR5轉(zhuǎn)向架作用 33CHR5轉(zhuǎn)向架故障分析 33.1故障分析方法 33.2轉(zhuǎn)向架故障分析 43.2.1軸身防護(hù)漆脫落故障 43.2.2橡膠件故障 43.2.3轉(zhuǎn)向架失穩(wěn) 53.2.4轉(zhuǎn)向架牽引拉桿裝置的故障 64CHR5轉(zhuǎn)向架維修性研究 74.1轉(zhuǎn)向架軸承防護(hù)維修 74.2轉(zhuǎn)向架橡膠件溫度傳感監(jiān)控 74.3轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)應(yīng)對方案 84.4轉(zhuǎn)向架牽引拉桿裝置的故障的應(yīng)對策略 8結(jié)論 9

1引言隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)水平的不斷提高，我國鐵路技術(shù)也在不斷提高。轉(zhuǎn)向架作為動車組的重要組成部分，起著非常重要的作用。轉(zhuǎn)向架的各種參數(shù)也直接決定著動車組的穩(wěn)定性和車輛的乘坐舒適性。從建國初期到現(xiàn)在，我國乘用車轉(zhuǎn)向架已由落后走向先進(jìn)。特別是近年來，隨著新型轉(zhuǎn)向架的裝載和各種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，轉(zhuǎn)向架在使用中也會出現(xiàn)許多故障。如果不及時采取措施，將危及行車安全。轉(zhuǎn)向架是鐵路客車運(yùn)行安全的核心部件之一。它直接承載車體和乘客的重量，保證了車輛的通過曲線。它的各種參數(shù)直接決定了動車組的穩(wěn)定性和舒適性。其高安全性和可靠性是保證旅客生命財產(chǎn)安全的關(guān)鍵。本文將從CRH5動車組轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)和功能兩個方面介紹CRH5動車組轉(zhuǎn)向架，分析轉(zhuǎn)向架容易出現(xiàn)的問題，并提出解決問題的方法。為國內(nèi)交通安全提供一些幫助。1.1CRH5動車組轉(zhuǎn)向架特點(diǎn)CRH5動車組200km/h動車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的重要承載部件,是轉(zhuǎn)向架其他各零部件的安裝基礎(chǔ)。尤其動力轉(zhuǎn)向架除了一般客車轉(zhuǎn)向架所共有的支承載荷、運(yùn)行導(dǎo)向和隔離各類振動等功能外,還承擔(dān)著傳動牽引力作用,因此構(gòu)架的設(shè)計不但要保證它與其他部件接口尺寸合理準(zhǔn)確,更重要的是要滿足強(qiáng)度要求并且結(jié)構(gòu)合理,以確保機(jī)車的安全性。全列編組8輛，5動3拖，由兩個動力單元組成。其中，一個動力單元由3個動車和1個拖車（M-M-T-M）組成；另一個動力單元由2個動車和2個拖車（T-T-M-M）組成。轉(zhuǎn)向架包括動力轉(zhuǎn)向架和非動力轉(zhuǎn)向架兩種形式，其中動力轉(zhuǎn)向架有3種類型(輪緣潤滑、右側(cè)砂箱、左側(cè)砂箱)，非動力轉(zhuǎn)向架有2種類型（有無停放制動）。1.2動車組轉(zhuǎn)向架維修理論我國動車組維修體系總體要求是以引進(jìn)國外先進(jìn)的檢修理念、檢修標(biāo)準(zhǔn)，依托高度信息化的檢修系統(tǒng)，配合先進(jìn)的檢修裝備，來達(dá)到高效的檢修方式，以保證動車組安全運(yùn)行。動車組的修程修制包括三項基本內(nèi)容，即檢修規(guī)程、檢修標(biāo)準(zhǔn)和檢修細(xì)則。檢修規(guī)程是具體規(guī)定了車組相關(guān)檢查的內(nèi)容、檢修的周期和報廢年限的規(guī)定；針對不同檢修范圍明確了檢修標(biāo)準(zhǔn)，即根據(jù)不同的檢修部件明確了檢修限度、檢修標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)定；檢修細(xì)則就是對整個動車組具體檢修流程的原則及具體細(xì)節(jié)。動車組修程修制的基本框架實際上就是指動車組的檢修制度，一般可分為預(yù)防性檢修和事后檢修或更正性檢修。2CRH5轉(zhuǎn)向架簡介2.1CHR5轉(zhuǎn)向架CRH5轉(zhuǎn)向架構(gòu)架由兩個側(cè)梁和兩個橫梁組焊為“H”形箱形結(jié)構(gòu)。側(cè)梁由6塊鋼板焊接而成,呈下凹“U”形結(jié)構(gòu),分別為側(cè)梁上蓋板、側(cè)梁下蓋板、外側(cè)立板和三塊內(nèi)側(cè)立板。側(cè)梁上焊有拉桿定位座、一系垂向減振器座、二系橫向減振器座、一系彈簧定位座、二系空氣彈簧定位座、橫向緩沖器座、軸箱起吊吊座、制動橫梁座等。橫梁為無縫鋼管,橫梁上焊有制動橫梁座、牽引拉桿座、抗側(cè)滾扭桿座、防過充鋼絲繩安裝座、齒輪箱拉桿座等。驅(qū)動裝置采用牽引電機(jī)體懸式結(jié)構(gòu);動車轉(zhuǎn)向架只有一根動軸，通過萬向軸將轉(zhuǎn)矩傳遞給車軸齒輪箱;軸箱采用上、下雙拉桿定位結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)制動裝置采用單元式空氣盤形制動，均采用軸盤，2軸盤/動軸，3軸盤/從動軸，單元制動裝置通過專門的制動梁安裝到構(gòu)架側(cè)梁和橫梁上；采用兩套抗側(cè)滾扭桿裝置配合空氣彈簧來抑制車體的側(cè)滾；2.2CHR5轉(zhuǎn)向架作用轉(zhuǎn)向架用于CHR5上，增加CHR5的載荷、長度、體積和列車速度，以滿足鐵路運(yùn)輸發(fā)展的需要。為保證在正常運(yùn)行條件下，車體能可靠地定位在轉(zhuǎn)向架上，車輪沿軌道的滾動通過軸承裝置轉(zhuǎn)化為車體沿線路的平移。支撐車體，承受并傳遞各種載荷和力，從車體到車輪或從輪軌到車體，并均勻分配軸荷。保證車輛的安全運(yùn)行，并能沿直線靈活平穩(wěn)地通過曲線。轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于安裝彈簧減振器，使其具有良好的減振特性，以減輕車輛與線路的相互作用，減少振動和沖擊，減小動應(yīng)力，提高CHR5運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。充分利用輪軌間的粘著，傳遞牽引力和制動力，放大制動缸產(chǎn)生的制動力，使車輛具有良好的制動效果，以保證在規(guī)定的距離內(nèi)停車。轉(zhuǎn)向架是CHR5的獨(dú)立部件，盡量減少轉(zhuǎn)向架與車體的連接。3CHR5轉(zhuǎn)向架故障分析3.1故障分析方法故障分析方法基本的故障分析方法如下：故障模式和影響分析法、故障模式、影響及危害度方法、故障樹分析、事件樹分析共因故障分析）。由此可見，在工程研究中對于部件可靠性分析的方式方法很多，但是應(yīng)用最多的是，故障模式影響及危害性分析法。ＦＭＥＣＡ表示故障模式、影響及危害度分析，是一種系統(tǒng)化的可靠性分析程序方法，它主要包括以下內(nèi)容：故障模式分析ＦＭＡ，故障影響分析ＦＥＡ和危害度分析ＣＡ。故障模式分析ＦＭＡ和故障影響分析ＦＥＡ綜合為故障模式、影響分析ＦＭＥＡ；而故障模式影響分析ＦＭＥＡ和危害度分析ＣＡ綜合為故障模式、影響及危害度分析ＦＭＥＣＡ。通過ＦＭＥＡ分析找出產(chǎn)品所有的故障模式，并把每一種潛在的故障模式及其對產(chǎn)品功能的影響通過圖表的形式定量化，通過分析的方式，在借助于ＣＡ分析計算故障模式的危害度大小，根據(jù)不同的危害度，找出產(chǎn)品的最嚴(yán)重的問題，無論是源頭設(shè)計的還是后期維護(hù)不當(dāng)，均需提出相應(yīng)的解決措施，制定合理的、有針對性維修或者設(shè)計變更方案。3.2轉(zhuǎn)向架故障分析3.2.1軸身防護(hù)漆脫落故障軸身防護(hù)漆脫落問題占比例較大，由于前期運(yùn)行的車軸采用了厚的抗擊打涂層，從油漆的損壞現(xiàn)象來看，為車軸與車輪、制動盤、齒輪箱安裝處的接縫部位，尤其是齒輪箱和制動盤安裝處的接縫部位，從熱傳導(dǎo)角度來分析，密封膠在車輪、制動盤、齒輪箱運(yùn)行中傳遞來的高溫影響下，發(fā)生老化，附著力降低，發(fā)生開裂；從生產(chǎn)角度來分析，密封膠涂抹的質(zhì)量不高，經(jīng)運(yùn)用發(fā)生開裂；此外油漆發(fā)生了干縮，將密封膠拉開。車軸油漆脫落不會對車組運(yùn)用安全造成影響，但裸露的車軸存在被擊傷的可能，為了根本上解決此問題，新型高速動車組車軸的抗石擊涂料開發(fā)工作急需開展，目前已聯(lián)合中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所開發(fā)研制的t-601低溫固化系列聚氨酯涂料，該涂料應(yīng)用于我國多種重點(diǎn)裝備型號的高硬度剛扭力軸優(yōu)異的保護(hù)作用，目前正在試驗階段。3.2.2橡膠件故障空氣彈簧故障因其材質(zhì)特殊為橡膠所制，橡膠內(nèi)部有三層簾線，外皮較易被劃傷，若長時間運(yùn)行裂紋容易擴(kuò)展，裂紋內(nèi)部如果進(jìn)入泥沙將簾線磨破可導(dǎo)致空簧瞬間爆破，最終會導(dǎo)致車組限速運(yùn)行，影響運(yùn)用秩序，一般運(yùn)用根據(jù)三級修檢修限度標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行檢修，橡膠可見簾線需要立即更換。如表3-1所示表3-1故障表序號名稱故障說明更換標(biāo)準(zhǔn)1鼓包橡膠（特別是外層橡膠）和簾線之間剝離。使用初期易發(fā)生１ｍｍ厚度橡膠的凸起，形成拳狀，繼續(xù)使用可能導(dǎo)致破裂更換2裂紋膠囊（特別是外層橡膠）產(chǎn)生的剝離狀裂紋。多發(fā)在橡膠囊厚度不均的位置、外層橡膠的重疊部。①深度大于２ｍｍ或裂紋度大于５０ｍｍ。②簾線外露。3磨損膠囊外層橡膠與緊急彈簧間磨碰①深度大于２ｍｍ或裂紋長３度大于５０ｍｍ。②簾線外露。4外傷膠囊外層橡膠因異物擊打等原因產(chǎn)生的傷痕。深度大于２ｍｍ或裂紋長度大于５０ｍｍ。簾線外露。5補(bǔ)丁外層橡膠表面修補(bǔ)更換其他部位橡膠件由于結(jié)構(gòu)形式與承受的力不同，失效的形式也不近相同，橡膠節(jié)點(diǎn)主要承受扭轉(zhuǎn)力為主，失效形式主要是裂紋、金屬與橡膠硫化成型不好，疊層彈簧主要壓力及部分扭轉(zhuǎn)力，失效形式主要是縱向的裂紋，或者是注膠工藝縫隙處理不好。3.2.3轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)太原車輛段CRH5轉(zhuǎn)向架的鐵路客車在運(yùn)行中出現(xiàn)了許多“搖擺”現(xiàn)象。分解后發(fā)現(xiàn)，主要故障集中在軸箱的彈簧定位裝置上。導(dǎo)柱彈性定位套與定位座摩擦套磨損嚴(yán)重，配對失去定位功能。轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)的原因分析（1）輪對踏面質(zhì)量由于導(dǎo)柱定位裝置直接受到輪對沖擊力的影響，因此輪對導(dǎo)柱定位裝置的沖擊力是否在運(yùn)行中設(shè)計的正常范圍內(nèi)是決定定位裝置穩(wěn)定性的重要因素。（2）導(dǎo)柱裝配尺寸導(dǎo)柱的裝配質(zhì)量直接決定了配合面受力的大小?？蚣苌蠈?dǎo)柱的裝配尺寸應(yīng)嚴(yán)格按照導(dǎo)柱的裝配技術(shù)要求進(jìn)行。導(dǎo)柱裝配尺寸不當(dāng)會導(dǎo)致定位套產(chǎn)生偏心載荷。（3）搖枕彈簧的選擇新客車投入使用后，同一輛CRH5轉(zhuǎn)向架按統(tǒng)一圖紙在不同廠家生產(chǎn)，但搖枕彈簧不同。在大修過程中，對彈簧的壓、選用和裝配都存在一定的混淆。以YZ25G為例，標(biāo)準(zhǔn)材料目錄中的搖枕試彈簧自由高度為485mm，部分廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品自由高度為510mm。另外，搖枕位置錯誤會引起轉(zhuǎn)向架偏載和車輛搖擺，因此在裝配時應(yīng)詳細(xì)觀察搖枕位置。如果位置不正確，可能是因為組裝后靠墊的垂直和傾斜方向不一致。應(yīng)轉(zhuǎn)動搖枕彈簧以改變搖枕中心軸的偏轉(zhuǎn)方向，調(diào)整搖枕或重新選擇搖枕。（4）牽引桿位置CRH5轉(zhuǎn)向架的主要改進(jìn)是牽引桿的使用。牽引桿消除了搖枕間隙，避免了牽引傳動中的縱向剛性沖擊，大大提高了轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行穩(wěn)定性，有利于高速運(yùn)行。但是，牽引桿的使用限制了靠墊和中央回轉(zhuǎn)臺的位置。當(dāng)搖枕彈簧不在合適位置時，牽引桿的強(qiáng)制裝配和調(diào)整會引起搖枕的內(nèi)應(yīng)力和擺動，從而使車輛的振動性能惡化，導(dǎo)致導(dǎo)柱定位套偏磨。CRH5轉(zhuǎn)向架牽引拉桿的橡膠定位結(jié)構(gòu)于22型客車和25型客車之間是不同的。25型客車轉(zhuǎn)向架在裝配牽引拉桿的過程中，采用分離套來限制裝配的正確位置，裝配質(zhì)量高，而22型客車轉(zhuǎn)向架牽引拉桿總成沒有分離套，橡膠定位墊的位置不易控制。3.2.4轉(zhuǎn)向架牽引拉桿裝置的故障近年來，這一系列轉(zhuǎn)向架已成為新型動車的主要轉(zhuǎn)向架。其良好的振動性能、廣泛的應(yīng)用范圍和較高的經(jīng)濟(jì)價值得到了生產(chǎn)廠家和操作者的普遍認(rèn)可和歡迎。在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)CRH5轉(zhuǎn)向架牽引桿裝置存在故障現(xiàn)象少數(shù)情況下，橫拉桿頭與橫拉桿管連接處出現(xiàn)焊接波裂紋，橫拉桿頭螺釘處出現(xiàn)橫向裂紋，橫拉桿座出現(xiàn)橫向裂紋。[3]故障原因分析如下：（1）焊接工藝不合理設(shè)置牽引橫拉桿的目的是保證在車輛行駛或制動時，靠墊的定位和約束靠墊的縱向移動或轉(zhuǎn)動，因此牽引橫拉桿基本上是一根橫拉桿。筆者查閱了《鐵路客車轉(zhuǎn)向架圖集》牽引桿圖紙，圖號為PCKZ23-34-00、PCKZ23-35-00。焊接部分的結(jié)構(gòu)如圖1（a）所示。橫拉桿頭和橫拉桿管的凹槽在套接處旋轉(zhuǎn)5*45度，然后對焊。槽形如圖1（b）所示。焊接波的有效截面積最小，材料的最大拉伸力為拉伸強(qiáng)度*面積。當(dāng)拉伸強(qiáng)度基本相同時，牽引桿最容易斷裂。也就是說，牽引桿不是一根等強(qiáng)度桿。同時，在實際測量中，許多物體槽的實際尺寸小于5*45度，最小為4*45度。這樣，焊接接頭處的有效拉伸橫截面面積較小。實際上，橫拉桿管的橫截面積大約是焊接接頭有效拉伸橫截面積的兩倍。考慮焊接過程中各種隨機(jī)因素的影響，可以認(rèn)為橫拉桿管的拉伸強(qiáng)度是焊接接頭處焊接波的兩倍以上。作者認(rèn)為，這是導(dǎo)致橫拉桿焊縫開裂的原因。圖（a）圖（b）圖（c）（2）橫拉桿頭螺紋部分槽形設(shè)計不當(dāng)該圖在拉桿頭M42的螺紋部分有一個橫截面為6mmx6mm的方形槽。本圖的目的是在擋板上安裝一個凸夾。螺紋根部直徑為37.129mm。因此，銑槽時，齒根圓為3.56mm，測量尺寸一般為4mm。它在螺紋根圓上形成一個6mmx4mm的矩形槽。作者發(fā)現(xiàn)，裂紋的初始階段發(fā)生在螺紋處橫向裂紋出現(xiàn)的凹槽根部。毫無例外，裂縫會被平滑地磨擦并向其他方向發(fā)展，直到斷裂后出現(xiàn)明顯的新的斷裂痕跡。鑒于此，作者認(rèn)為，當(dāng)拉桿受到?jīng)_擊載荷和扭矩作用時，槽拐點(diǎn)處的應(yīng)力集中是導(dǎo)致螺桿開裂的原因之一。（3）檢修中操作技術(shù)不正確牽引桿與橫拉桿座的連接部位有尼龍件、橡膠件、鋼件、鑄鋼件。在拆卸螺母的過程中，烘烤、敲擊或切割螺母不僅會引起尼龍?zhí)椎臒龘p、橡膠墊的碳化和加速老化，更重要的是，鋼件特別是鑄鋼件加熱不均勻，會在鋼件上產(chǎn)生殘余熱應(yīng)力和細(xì)裂紋，這是螺桿、拉桿座開裂原因。4CHR5轉(zhuǎn)向架維修性研究4.1轉(zhuǎn)向架軸承防護(hù)維修滾動軸承是在旋轉(zhuǎn)類的機(jī)械結(jié)構(gòu)中最常使用的機(jī)械零件，也是比較容易損壞的部件之一。旋轉(zhuǎn)類機(jī)械結(jié)構(gòu)的故障基本都與軸承有關(guān)，輕者會導(dǎo)致設(shè)備整體異常振動并產(chǎn)生噪聲，對于高速行駛中的動車組，做好轉(zhuǎn)向架上軸承溫度的監(jiān)控是非常重要的，如果軸承發(fā)生剝離等失效問題，在很短的時間內(nèi)就可導(dǎo)致燃軸、切軸等惡劣的行車安全事故。輪對軸承溫度升高故障判斷只要滿足下面的任一條件，就判定為軸承溫度升高故障：兩個溫度傳感器的輸入軸溫主機(jī)通道的溫度信號合理，且兩個通道的溫度都滿足大于10或者與本車同側(cè)的溫度平均值差大于20度；兩個溫度傳感器的輸入軸溫主機(jī)通道的溫度信號合理，且兩個通道的溫度只有一個大于10ctc或者與本車同側(cè)的溫度平均值差大于20度，持續(xù)時間大于30s；兩個溫度傳感器的輸入軸溫主機(jī)通道的溫度只有一個信號合理，且合理通道的溫度大于100度或者與本車同側(cè)的溫度平均值差大于20度；軸箱軸承溫度升高維修報警代碼只在CCU中有記錄，對車組的正常運(yùn)行不產(chǎn)生影響。4.2轉(zhuǎn)向架橡膠件溫度傳感監(jiān)控只要滿足下面的任一條件，就判定為橡膠件溫度故障：兩個溫度傳感器的輸入橡膠件溫度通道的溫度信號合理，且兩個通道的溫度都大于140度或者與本車同側(cè)的溫度平均值差大于65度；或，兩個溫度傳感器的輸入橡膠件溫度通道的溫度信號合理，且兩個通道的溫度只有—個大于140度或者與本車同側(cè)的溫度平均值差大于65度，持續(xù)時間大于30秒；或，兩個溫度傳感器的輸入橡膠件溫度主機(jī)通道的溫度只有一個信號合理，且合理通道的溫度大于140度或者與本車同側(cè)的溫度平均值差大于65度；橡膠件溫度報警對車組會施加強(qiáng)迫制動，車組被限速40km/h運(yùn)行。針對橡膠件溫度溫度過熱報警，4.3轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)應(yīng)對方案為了保證轉(zhuǎn)向架的正常運(yùn)行，關(guān)鍵是提高轉(zhuǎn)向架裝配質(zhì)量。枕簧的設(shè)計和維修，各廠應(yīng)盡快統(tǒng)一型號和標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)船上技術(shù)資料的綜合性。加強(qiáng)材料部與技術(shù)部的聯(lián)系，明確材料零件的規(guī)格型號，保證供應(yīng)零件的質(zhì)量。加強(qiáng)客車大修技術(shù)的細(xì)化和實施，加強(qiáng)操作人員的技術(shù)和業(yè)務(wù)素質(zhì)。加強(qiáng)轉(zhuǎn)向架導(dǎo)柱、輪對、搖枕彈簧、軸箱彈簧、搖枕、中心板、牽引桿關(guān)鍵部位的質(zhì)量控制。只要科學(xué)分析技術(shù)，嚴(yán)格管理運(yùn)行，嚴(yán)格控制技術(shù)，從根本上解決CRH5客車轉(zhuǎn)向架的“擺動”問題，使列車安全、經(jīng)濟(jì)、高效地運(yùn)行。4.4轉(zhuǎn)向架牽引拉桿裝置的故障的應(yīng)對策略建議修改牽引桿的焊接工藝。為了保證焊接接頭的強(qiáng)度不低于管體的強(qiáng)度，兩端間隙為2mm～4mm。焊接波的表面增強(qiáng)了2mm。在修復(fù)損壞的牽引桿時，維修人員采用了這種技術(shù)，效果非常好。建議改變螺紋槽截面形狀。原矩形槽改為與直線段相切的3mm底部半圓槽，以避免或減緩螺紋截面內(nèi)缺口和拐點(diǎn)引起的應(yīng)力集中，