淺析橫跨梁故障原因及危害

(中鐵三局運(yùn)輸工程分公司 山西 晉中 030600)

前言

空重車自動(dòng)調(diào)整裝置主要依據(jù)車輛載重變化來調(diào)整車輛制動(dòng)力，在制動(dòng)時(shí)需要對(duì)車輛的載重情況進(jìn)行測(cè)量。車輛在載重發(fā)生變化后，其枕簧以上的部分相對(duì)于軌面將產(chǎn)生垂向位移，而枕簧以下部分相對(duì)于軌面的位置保持不變，因此在簧下部分安裝一橫跨梁，通過測(cè)量車體與橫跨梁間的相對(duì)位移，即可知道車輛載重情況。

橫跨梁是車輛空重車自動(dòng)調(diào)整裝置的重要部件之一，是用5號(hào)槽鋼壓制而成，安裝在轉(zhuǎn)向架側(cè)架內(nèi)側(cè)制動(dòng)梁上方靠近搖枕并與其平行的位置，橫跨梁兩端支承在轉(zhuǎn)向架側(cè)架上的橫跨梁托上，其間設(shè)有磨耗墊板。磨耗墊板及橫跨梁托上有長形孔而橫跨梁端頭上為圓形孔，定位螺栓穿過這些孔起定位作用。定位螺栓的槽形螺母并不緊固，留有3～5mm間隙，用開口銷鎖定，因此橫跨梁支撐在側(cè)架上可左右移動(dòng)。橫跨梁上設(shè)有安全吊鏈，橫跨梁中間的觸板起支承抑制盤的作用，當(dāng)車輛載重時(shí)抑制盤觸頭與橫跨梁接觸后抑制盤和橫跨梁的相對(duì)高度不變，作為載重時(shí)測(cè)重的基準(zhǔn)，用來和傳感閥接觸用來感知貨物重量的，這樣就可以達(dá)到無極空重車調(diào)整的目的。

隨著朔黃鐵路運(yùn)輸?shù)母咚侔l(fā)展，貨車車輛在高速、重載的運(yùn)行情況下，致使在貨車車輛在運(yùn)行中常有橫跨梁故障的發(fā)生，在一定程度上影響了運(yùn)輸安全生產(chǎn)，存在著嚴(yán)重的安全隱患。在現(xiàn)場(chǎng)檢修過程中發(fā)現(xiàn)了一些橫跨梁彎曲變形、橫跨梁折損、橫跨梁螺栓螺母丟失等故障，通過整理統(tǒng)計(jì)分析故障原因，并探究列檢對(duì)橫跨梁檢查的防范措施。

一、橫跨梁故障原因分析

我們從焊修工藝、鑄造缺陷、運(yùn)行環(huán)境、翻車作業(yè)等方面進(jìn)行剖析：

1、上拉桿與橫跨梁發(fā)生配件干涉

通過對(duì)橫跨梁彎曲部位的外觀和位置分析，發(fā)現(xiàn)橫跨梁彎曲變形多發(fā)生在上拉桿通過的地方，彎曲處有明顯摩擦、撞擊并有凹下去的痕跡，結(jié)合C80型鋁車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，由于C80型鋁車的制動(dòng)裝置在車體上端，上拉桿與搖枕、橫跨梁距離較近，制動(dòng)過程中，固定在車體上的杠桿帶動(dòng)上拉桿向斜下方的方向運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致上拉桿不再處于水平位置，上拉桿桿頭與橫跨梁接觸，形成卡滯現(xiàn)象，上拉桿桿頭拉動(dòng)橫跨梁縱向位移，橫跨梁受到強(qiáng)烈沖擊，當(dāng)材質(zhì)所受應(yīng)力超過了材質(zhì)的屈服極限時(shí)就會(huì)發(fā)生彎曲變形，最終造成橫跨梁彎曲處受力彎曲變形，制動(dòng)、緩解過程中反復(fù)撞擊將導(dǎo)致橫跨梁斷裂。而變形往往也是產(chǎn)生裂紋和折損的先導(dǎo)，在車輛運(yùn)行過程中，部件承受著交變振動(dòng)，加速了裂紋源的出現(xiàn)，加之橫跨梁彎曲變形后應(yīng)力受力狀態(tài)隨之發(fā)生變化，使應(yīng)力急劇上升，裂紋不斷擴(kuò)增因而造成裂紋和折損。

2、翻車機(jī)作業(yè)造成橫跨梁材質(zhì)損壞

車輛在港口進(jìn)行翻車作業(yè)時(shí)，如遇C64K型貨車上拉桿脫槽現(xiàn)象，在翻轉(zhuǎn)過程中，上拉桿將以其自重落下，造成與橫跨梁磕碰等，嚴(yán)重者導(dǎo)致橫跨梁發(fā)生嚴(yán)重彎曲變形等，屬不正常運(yùn)用而造成的。

3、橫跨梁檢修工藝不符合要求

整車落車作業(yè)時(shí)，檢修人員未嚴(yán)格按照落成工藝要求作業(yè)，導(dǎo)致橫跨梁基準(zhǔn)板與觸頭不正位，在車輛運(yùn)行過程中，由于振動(dòng)和交變載荷作用下以及超偏載情況下使得觸頭與基準(zhǔn)板偏離；橫跨梁螺栓螺母丟失故障也是檢修人員漏裝開口銷進(jìn)行鎖定或者開口銷折斷導(dǎo)致橫跨梁螺栓螺母在車輛運(yùn)行過程中由于車輛振動(dòng)和交變載荷的作用下丟失；而橫跨梁螺栓緊固異型故障是檢修人員錯(cuò)裝定位螺栓和槽形螺母造成的。

4、橫跨梁焊接質(zhì)量不符合要求

從折損的橫跨梁故障可以看出，折損部位發(fā)生在基準(zhǔn)板與桿體的焊縫附近，由磨損程度和裂紋擴(kuò)展過程分析來看，折損部位為疲勞裂紋導(dǎo)致的，而應(yīng)力集中是產(chǎn)生疲勞裂紋的最主要原因，橫跨梁在焊接過程中焊縫及焊接熱影響區(qū)容易出現(xiàn)貝氏體、馬氏體等淬硬組織，導(dǎo)致焊縫的韌性降低，焊縫收縮受到周圍冷金屬的牽制作用，所以在焊縫內(nèi)必然存在殘余焊接應(yīng)力。由于焊縫處塑性和韌性較差，又有較大的焊接應(yīng)力，并且還有應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此很容易產(chǎn)生裂紋。

5、橫跨梁碾壓質(zhì)量不符合要求

橫跨梁在碾壓之后內(nèi)部或表面存在一些缺陷是必然的，如氣孔、夾渣和縮松等，此缺陷可以看成是宏觀裂紋，宏觀裂紋的大小隨碾壓缺陷的狀態(tài)而定；由于宏觀裂紋的存在，造成了受力截面應(yīng)力分布不均勻，使得裂紋尖端的應(yīng)力增大，在碾壓缺陷部位形成應(yīng)力集中現(xiàn)象。缺陷越大，應(yīng)力集中現(xiàn)象也越嚴(yán)重，從而在較低載荷的情況下就能造成裂紋的擴(kuò)展。

二、橫跨梁故障的危害

空重車自動(dòng)調(diào)整裝置是保證車輛制動(dòng)力能否合理分配以及在空重車不同狀態(tài)下是否具有與之相適應(yīng)的制動(dòng)力的關(guān)鍵。橫跨梁直接影響空重車調(diào)整裝置穩(wěn)定地、準(zhǔn)確地分配車輛制動(dòng)力，列車中制動(dòng)力分配的合理與否直接關(guān)系到車輛的運(yùn)行品質(zhì)，如果橫跨梁發(fā)生故障，將導(dǎo)致空重車調(diào)整裝置測(cè)重不準(zhǔn)確，列車中制動(dòng)力分配不合理，當(dāng)列車在施行制動(dòng)時(shí)，如果制動(dòng)力過強(qiáng)，容易將閘瓦與車輛抱死，使列車在鋼軌上滑行而擦傷車輪踏面；制動(dòng)力過小，導(dǎo)致制動(dòng)距離延長，容易引起列車冒進(jìn)等事故，危及行車安全。隨著重載列車編組輛數(shù)的提高，尤其是兩萬噸鐵路貨車的開行以及列車運(yùn)行速度的不斷提高，這一問題將更加突出。

三、預(yù)防橫跨梁故障發(fā)生的防范措施

1、對(duì)上拉桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，鑒于上拉桿在車輛運(yùn)行過程中與橫跨梁摩擦別勁的實(shí)際，為避免上拉桿拉桿頭與橫跨梁發(fā)生配件干涉，建議對(duì)上拉桿拉桿頭進(jìn)行改造，由面接觸改造成圓弧過渡接觸或者延長上拉桿桿頭，避免上拉桿桿頭與橫跨梁發(fā)生配件干涉，消除安全隱患。

2、杜絕裝卸站翻車機(jī)野蠻作業(yè)，加強(qiáng)愛車培訓(xùn)教育。

3、建議聯(lián)系橫跨梁制造廠家嚴(yán)格落實(shí)橫跨梁制造、檢修工藝要求。整車落成發(fā)生橫跨梁不符合工藝要求時(shí)，及時(shí)進(jìn)行返工處理。在碾壓、煨彎、鉆孔、焊接過程中嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行作業(yè)，保證質(zhì)量符合運(yùn)用要求。

4、建議對(duì)橫跨梁配件進(jìn)行集中更換。由于橫跨梁配件無壽命管理要求，且屬于段制品，建議在生產(chǎn)橫跨梁時(shí)涂打制造日期，便于掌握配件使用時(shí)間，同時(shí)在車輛檢修作業(yè)過程中對(duì)使用年限較長的橫跨梁進(jìn)行集中更換。運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)橫跨梁變形故障時(shí)，及時(shí)更換新品。

5、段修時(shí)加強(qiáng)焊修工藝：①焊前要預(yù)熱,進(jìn)行局部或全部加熱至250-300℃，預(yù)熱要均勻，可以有效地減少和消除因焊修熱影響區(qū)的激熱所造成的局部應(yīng)力集中及焊后的變形；②焊后要正火處理，可以有效地減少和消除焊件內(nèi)應(yīng)力，恢復(fù)焊件基體金屬組織及機(jī)械性能。

6、列檢加強(qiáng)人機(jī)結(jié)合檢修作業(yè)質(zhì)量互控，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的橫跨梁故障，要及時(shí)進(jìn)行修理，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)無法處理時(shí)，須聯(lián)系扣修。

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