馬蹄環(huán)斷裂故障的分析與探討

馮顯輝

【摘 要】本文從大秦線C80型車輛裝用的馬蹄環(huán)制造質(zhì)量、組裝后的技術(shù)狀態(tài)、配件受力狀態(tài)等方面分析了造成馬蹄環(huán)斷裂的原因，并提出改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】馬蹄環(huán)；故障；斷裂；行車安全

0 引言

大秦線C80型車輛運(yùn)用過(guò)程中，連續(xù)發(fā)現(xiàn)馬蹄環(huán)斷裂的故障，造成車輛不能制動(dòng)，給行車帶來(lái)一定的安全隱患，同時(shí)存在配件脫落的安全隱患。本文通過(guò)對(duì)馬蹄環(huán)制造質(zhì)量存在的問(wèn)題、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)上存在的缺陷以及車輛運(yùn)用過(guò)程中配件非正常受力狀態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)分析，查找出造成故障產(chǎn)生的原因并提出改造方案。

1 故障調(diào)查

2016年以來(lái)大秦線運(yùn)用的C80型車輛發(fā)生馬蹄環(huán)故障15件，從車型來(lái)看，全部發(fā)生在轉(zhuǎn)K6轉(zhuǎn)向架的車輛上；從斷裂的部位來(lái)看，全部是馬蹄環(huán)扁平部位圓弧過(guò)渡處（如圖1所示）。

2 故障分析

2.1 馬蹄環(huán)制造缺陷

（1）馬蹄環(huán)圓弧過(guò)渡處不符合工藝要求。按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，馬蹄環(huán)扁平過(guò)渡處須有R15的圓弧過(guò)渡（如圖2所示），且要求過(guò)渡均勻，但是從現(xiàn)場(chǎng)分解下的馬蹄環(huán)來(lái)看，部分馬蹄環(huán)圓弧過(guò)渡處存在缺陷（如圖3所示）。

（2）馬蹄環(huán)圓鋼直徑不符合工藝要求。按照?qǐng)D紙的設(shè)計(jì)要求，馬蹄環(huán)應(yīng)采用20mm的圓鋼制造，但是從現(xiàn)場(chǎng)抽查的情況來(lái)看，部分馬蹄環(huán)直徑達(dá)不到工藝的要求，直徑最小為17.6mm。

（3）馬蹄環(huán)開口尺寸不符合工藝要求。按照?qǐng)D紙的設(shè)計(jì)要求，馬蹄環(huán)的開口尺寸為35-37mm，但是從現(xiàn)場(chǎng)抽查的情況來(lái)看，發(fā)現(xiàn)個(gè)別馬蹄環(huán)的開口尺寸比規(guī)定的要求小，最小的33mm。

2.2 馬蹄環(huán)組裝不正位

從分解后的馬蹄環(huán)看出，磨耗嚴(yán)重的部位是馬蹄環(huán)扁平部位圓弧過(guò)渡處，而非馬蹄環(huán)整個(gè)表面，說(shuō)明馬蹄環(huán)與其連接的固定支點(diǎn)座呈現(xiàn)非正常磨耗狀態(tài)，再次對(duì)組裝后的轉(zhuǎn)向架進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，也可以看出，馬蹄環(huán)與其連接的固定支點(diǎn)存在不正位的情況，圓銷竄動(dòng)量較小時(shí)，馬蹄環(huán)與固定支點(diǎn)座的頭部接觸的情況更多，并且接觸的部位正是馬蹄環(huán)斷裂的部位，造成馬蹄環(huán)不正位的原因如下：

（1）配件組裝不正位。無(wú)論是固定杠桿還是移動(dòng)杠桿，設(shè)計(jì)時(shí)L1值與L2值的比例1：2（固定杠桿L1值為150mm，L2值為300mm；移動(dòng)杠桿L1值為190mm，L2值為380mm）。杠桿組裝后，其與中拉桿、制動(dòng)梁支柱連接中間存有一定的間隙，由于組裝角度原因，配件的重心勢(shì)必在杠桿的L2上，這樣勢(shì)必造成配件的L1部位翹起，帶動(dòng)馬蹄環(huán)與固定支點(diǎn)座的不正位。（如圖4、圖5所示）

（2）配件磨耗造成配合狀態(tài)不良。從分解下的配件來(lái)看，當(dāng)制動(dòng)圓銷與配件的圓銷孔存在一定的磨耗、杠桿與制動(dòng)梁的支柱連接部位磨耗較重時(shí)，杠桿的重心位于L2部分，會(huì)加劇配件的L1部位翹起，從而帶動(dòng)馬蹄環(huán)的不正位加劇。

2.3 馬蹄環(huán)非正常受力

（1）馬蹄環(huán)局部受力不均。在進(jìn)行車輛制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力通過(guò)與上拉條連接的移動(dòng)杠桿—中拉桿—固定杠桿—支點(diǎn)—馬蹄環(huán)—固定支點(diǎn)座進(jìn)行傳遞。制動(dòng)力傳遞至支點(diǎn)后，按照正常的受力情況，支點(diǎn)的制動(dòng)力須均勻分布到馬蹄環(huán)的上下片上，且受力方向與固定支點(diǎn)座的朝向一致，但是由于馬蹄環(huán)組裝不正位，造成馬蹄環(huán)圓弧過(guò)渡處受力不均，造成斷裂。

（2）馬蹄環(huán)受非正常剪切力。從折斷的馬蹄環(huán)來(lái)看，折斷部位全部位于馬蹄環(huán)扁平部位的圓弧過(guò)渡處，斷口平整且連接部分有的存有塑性變形，有的無(wú)塑性拉伸的現(xiàn)象，說(shuō)明馬蹄環(huán)斷裂所受的力除了延固定支點(diǎn)座的拉力，還受到了垂向剪切力，且垂向剪切力大于拉力。通過(guò)對(duì)車輛運(yùn)用狀態(tài)分析，車輛制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)梁存在上下跳動(dòng)的情況，制動(dòng)梁的上下跳動(dòng)帶動(dòng)與其相連的制動(dòng)杠桿上下竄動(dòng)，產(chǎn)生垂向剪切力，當(dāng)跳動(dòng)非常劇烈時(shí)，產(chǎn)生的縱向剪切力也會(huì)相應(yīng)增大。

3 相關(guān)建議

3.1 提高馬蹄環(huán)檢修源頭質(zhì)量。車輛入段檢修作業(yè)時(shí)，對(duì)制造質(zhì)量缺陷的馬蹄環(huán)立即報(bào)廢處理，杜絕不合格品裝車使用，從而提高馬蹄環(huán)檢修的源頭質(zhì)量。

3.2 加強(qiáng)對(duì)配件的磨耗檢查。加強(qiáng)對(duì)馬蹄環(huán)、固定杠桿、移動(dòng)拉桿的磨耗狀態(tài)檢查，發(fā)現(xiàn)磨耗嚴(yán)重的立即更換，保證配件間的相互配合狀態(tài)。

3.3 增大馬蹄環(huán)與其連接固定支點(diǎn)圓銷的竄動(dòng)量。在檢修作業(yè)時(shí)，對(duì)馬蹄環(huán)與固定支點(diǎn)連接的圓銷竄動(dòng)量提高標(biāo)準(zhǔn)，由原來(lái)的2-10mm，提高到5-10mm，保證圓銷的竄動(dòng)量，從而減少制動(dòng)圓銷與固定支點(diǎn)的的剪切力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鐵路貨車段修規(guī)程[S].中國(guó)鐵道出版出版社.

[2]章寶華，主編.材料力學(xué)[M].北京大學(xué)出版社.

[責(zé)任編輯：王偉平]