25T型客車(chē)異常振動(dòng)故障分析探討

姜智遠(yuǎn) 呂松江

摘要：對(duì)客車(chē)發(fā)生的間歇性異常振動(dòng)故障進(jìn)行了分析與排查，確定油壓減振器失效是導(dǎo)致車(chē)輛異常振動(dòng)的原因，通過(guò)對(duì)油壓減振器的拆解與試驗(yàn)驗(yàn)證，確定了導(dǎo)致油壓減振器失效的主要原因，為消除車(chē)輛間歇性異常振動(dòng)故障提供了解決措施，并對(duì)確保油壓減振器檢修質(zhì)量提出了建議。

Abstract： The abnormal vibration occurrence on Passenger car， and by analysis and investigation the oil damper failure is the cause of the abnormal vibration of the vehicle， by dismantling and experimental verification of the hydraulic damper， an oil leading to determine mainly due to pressure shock failure， abnormal vibration to eliminate intermittent fault vehicle provides solutions， and ensure the quality of oil damper overhaul proposals.

關(guān)鍵詞：PW-220K轉(zhuǎn)向架;振動(dòng);油壓減振器;鎖固膠

Key words： PW-220K bogie;vibration;oil damper;lock plastic

中圖分類(lèi)號(hào)：U279.33? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）23-0143-02

1? 車(chē)輛異常振動(dòng)故障概述

某公司研發(fā)的25T型客車(chē)裝用PW-220K型轉(zhuǎn)向架，已在國(guó)內(nèi)各主要鐵路集團(tuán)普遍配屬運(yùn)行，車(chē)輛運(yùn)行速度主要集中在140～160km/h之間。某運(yùn)用單位反映，檢修后的一輛車(chē)在線運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)較為明顯的間歇性異常振動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)車(chē)輛的乘坐舒適性造成影響，并對(duì)車(chē)輛的安全運(yùn)行構(gòu)成潛在威脅。上述間歇性異常振動(dòng)情況在裝用PW-220K型轉(zhuǎn)向架的客車(chē)上為首次出現(xiàn)，車(chē)輛異常振動(dòng)發(fā)生后，該列車(chē)限速100km/h運(yùn)行，限速運(yùn)行后車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)正常，至車(chē)輛到站點(diǎn)停車(chē)過(guò)程中，異常振動(dòng)現(xiàn)象未再發(fā)生。

2? 振動(dòng)故障原因分析

周興建[1]分析了25T型軟臥車(chē)裝用CW-200K型轉(zhuǎn)向架振動(dòng)異常問(wèn)題，但PW-220K型轉(zhuǎn)向架近些年才批量裝車(chē)，車(chē)輛出現(xiàn)的異常振動(dòng)形式主要是高速狀態(tài)下的間歇性振動(dòng)，發(fā)生故障及相關(guān)研究較少，該型轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也存在特殊性，如：采用“Z”型雙牽引拉桿牽引、裝有抗側(cè)滾扭桿、配裝相對(duì)較多的油壓減振器等。

車(chē)輛運(yùn)用檢修信息顯示，該車(chē)1位轉(zhuǎn)向架剛完成鏇輪，該列車(chē)TPDS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、TADS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、TVDS圖片進(jìn)行調(diào)查均正常，列車(chē)車(chē)載檢測(cè)設(shè)備記錄的構(gòu)架橫向低頻直方圖與構(gòu)架橫向低頻統(tǒng)計(jì)曲線圖，120～160km/h時(shí)該車(chē)相對(duì)于其他車(chē)輛存在較大的差異。同時(shí)，車(chē)輛隨車(chē)機(jī)械師反饋，該車(chē)在車(chē)輛會(huì)車(chē)時(shí)振動(dòng)尤為明顯?；谲?chē)輛所表現(xiàn)出的故障形式，可以將重點(diǎn)排查對(duì)象進(jìn)一步縮小為輪對(duì)與對(duì)車(chē)輛高速狀態(tài)下振動(dòng)抑制功能的懸掛部件上，如：抗側(cè)滾扭桿、油壓減振器等。

進(jìn)一步排查，除了油壓減振器外，其它部件及尺寸經(jīng)檢測(cè)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但車(chē)輛本次運(yùn)行前后數(shù)據(jù)對(duì)比可見(jiàn)，車(chē)輪存在過(guò)快磨耗的趨勢(shì)。對(duì)該車(chē)裝用的18支油壓減振器外觀檢查，狀態(tài)良好。經(jīng)試驗(yàn)臺(tái)性能試驗(yàn)，其中有16支油壓減振器示功圖不合格，僅1支一系垂向油壓減振器與1支二系垂向油壓減振器示功圖合格。對(duì)各減振器進(jìn)行了拆解分析，異常的油壓減振器均不同程度的存在底閥組成斷裂、各閥孔位調(diào)整螺釘松動(dòng)或脫落的情況，其余零件無(wú)異常。試驗(yàn)合格的油壓減振器經(jīng)拆解后，各零部件狀態(tài)無(wú)異常，各閥狀態(tài)良好。

結(jié)合車(chē)輛除本次故障外長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行與排查結(jié)果，初步推斷：

①油壓減振器失效是引起車(chē)輛高速運(yùn)行時(shí)異常振動(dòng)故障的主要原因。對(duì)油壓減振器的拆解結(jié)果可見(jiàn)，底閥組成斷裂、各閥孔位調(diào)整螺釘松動(dòng)或脫落的情況，造成油壓減振器徹底失去衰減或抑制車(chē)輛運(yùn)行中各種形式振動(dòng)的功能，車(chē)輛高速運(yùn)行時(shí)，振動(dòng)加劇而無(wú)法衰減，造成列車(chē)高速運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常振動(dòng)的現(xiàn)象。

②車(chē)輛1位轉(zhuǎn)向架剛完成鏇輪，運(yùn)行后對(duì)比發(fā)現(xiàn)存在過(guò)快磨耗的情況，車(chē)輪的過(guò)快磨耗是由于車(chē)輛的蛇形運(yùn)動(dòng)無(wú)法得到抑制，輪與軌道間摩擦增加導(dǎo)致，這與黃先富[2]的研究成果相一致。同時(shí)車(chē)輛在高速會(huì)車(chē)時(shí)的外部擾動(dòng)造成車(chē)輛晃動(dòng)，并進(jìn)一步形成較為明顯間歇性振動(dòng)，而抗蛇形減振器對(duì)車(chē)輛高速狀態(tài)下，外部擾動(dòng)形成的車(chē)輛晃動(dòng)有較強(qiáng)抑制作用，因此抗蛇形減振器的失效，是導(dǎo)致車(chē)輛間歇性振動(dòng)與車(chē)輪過(guò)快磨耗的主要原因。

③前期車(chē)輛1位轉(zhuǎn)向架輪對(duì)存在缺陷，因此進(jìn)行了鏇輪，油壓減振器由于外觀狀態(tài)良好，未進(jìn)行檢測(cè)或更換，而車(chē)輪存在缺陷會(huì)造成車(chē)輛振動(dòng)加劇，同時(shí)油壓減振器檢修質(zhì)量不過(guò)關(guān)，兩因素綜合作用下加速了油壓減振器的失效?？股咝螠p振器全部失效，其它部位的減振器部分失效，結(jié)合車(chē)輛異常間歇性振動(dòng)的故障形式及車(chē)輛各部位配裝的油壓減振器功能，可以推斷車(chē)輛除抗蛇形減振器以外其余位置的減振器故障，是受抗蛇形減振器失效造成車(chē)輛高速狀態(tài)下異常振動(dòng)的影響，逐步出現(xiàn)失效的現(xiàn)象。

基于以上分析結(jié)果，將全車(chē)油壓減振器更換，車(chē)輛組裝恢復(fù)后上線試運(yùn)行，間歇性異常振動(dòng)現(xiàn)象消失。

3? 油壓減振器故障原因分析

該車(chē)油壓減振器分解檢修后裝車(chē)，車(chē)輛自廠修后僅運(yùn)行19萬(wàn)km，未達(dá)到油壓減振器再次分解檢修周期。為確定油壓減振器失效的原因，對(duì)故障減振器存在的失效項(xiàng)點(diǎn)組織進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證與分析。

3.1 油壓減振器功能失效的原因

從減振器的拆解情況來(lái)看，減振器失效的現(xiàn)象有2 個(gè)：一是調(diào)整螺釘松動(dòng)，發(fā)生了錯(cuò)位，均向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，造成油壓減振器的阻尼力變大;二是底閥組成處單向閥螺母松脫或斷裂，造成油壓減振器失效，阻尼力喪失。

對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行分析，底閥組成處的單向閥松脫或斷裂，是因?yàn)榛钊M成和底閥組成處的調(diào)整螺釘松動(dòng)造成。單向閥在油壓減振器中起到開(kāi)關(guān)的作用，在工作過(guò)程中頻繁的開(kāi)啟和關(guān)閉，循環(huán)往復(fù)：在減振器壓縮過(guò)程中，單向閥關(guān)閉，保持油壓減振器內(nèi)部的壓力穩(wěn)定，油液經(jīng)過(guò)底閥處設(shè)有的3個(gè)閥孔，從壓力缸流向儲(chǔ)油缸;在減振器拉伸過(guò)程中，單向閥打開(kāi)，油液從儲(chǔ)油缸通過(guò)單向閥孔流回到壓力缸內(nèi)。當(dāng)各閥處的調(diào)整螺釘發(fā)生松動(dòng)，同步往里旋轉(zhuǎn)，必將導(dǎo)致油壓減振器阻尼力增加，單向閥受到的沖擊也增加，在活塞組成與底閥組成的結(jié)構(gòu)中，單向閥屬于可靠性最薄弱的部件，頻繁的沖擊加上阻尼力的增大，造成了單向閥松脫或者斷裂。

3.2 失效零部件狀態(tài)分析

油壓減振器分解過(guò)程中，對(duì)調(diào)整螺釘松動(dòng)的活塞總成與底閥總成進(jìn)行拆解時(shí)，調(diào)整螺釘拆卸較輕松，即防松效果不理想。調(diào)整螺釘拆解后，調(diào)整螺釘?shù)穆菁y表面能看到微量固化的螺紋鎖固膠，活塞組成及底閥組成的螺紋孔內(nèi)也幾乎無(wú)螺紋緊固膠，如圖1（左）所示。

油壓減振器未松動(dòng)的活塞總成和底閥總成拆解時(shí)，正常的拆解工具無(wú)法將調(diào)整螺釘分解。對(duì)調(diào)整螺釘采取火焰烘烤，加熱溫度按照不超過(guò)200℃控制，烘烤后調(diào)整螺釘可以通過(guò)拆解工具分解，拆解后可見(jiàn)螺紋連接部位充滿固化的鎖固膠，如圖1（右）所示。

3.3 原因分析

該型轉(zhuǎn)向架故障油壓減振器已廣泛裝車(chē)運(yùn)用，經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)用檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)成熟可靠，該故障形式為首次出現(xiàn)，且該批油壓減振器為某公司新增供應(yīng)商首次承修，對(duì)該型油壓減振器檢修技術(shù)質(zhì)量的把控存在不足，因此可以確定油壓減振器檢修質(zhì)量不合格是導(dǎo)致本次故障的主要原因。

通過(guò)對(duì)故障油壓減振器拆解，可以確定油壓減振器的失效是由于底閥組成斷裂、各閥孔位調(diào)整螺釘松動(dòng)或脫落，造成油壓減振器阻尼特性異?；蜃枘崃适?。經(jīng)過(guò)對(duì)故障油壓減振器不同狀態(tài)下調(diào)整螺釘拆解后狀態(tài)的對(duì)比可見(jiàn)，調(diào)整螺釘螺紋鎖固膠未涂打或涂打量不足，導(dǎo)致調(diào)整螺釘無(wú)法長(zhǎng)期穩(wěn)定承受較大的外部交變載荷，而故障車(chē)輛長(zhǎng)期處于高速運(yùn)行，振動(dòng)頻率高，對(duì)油壓減振器長(zhǎng)期施加較大的交變載荷，因此最終導(dǎo)致各閥孔位調(diào)整螺釘松動(dòng)或脫落、底閥組成斷裂。

4? 改進(jìn)措施

為了解決油壓減振器故障，滿足車(chē)輛安全運(yùn)行的要求，對(duì)與故障油壓減振器同批次的所用檢修油壓減振器進(jìn)行更換，并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)調(diào)整螺釘螺紋鎖固膠涂打工藝及涂膠量進(jìn)行了優(yōu)化。

通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，不同的螺紋鎖固膠涂打工藝方法與涂膠量，對(duì)調(diào)整螺釘鎖固膠的緊固效果有較大的影響，在保證鎖固膠充滿螺紋間隙的條件下，滿涂鎖固膠與涂一道、兩道或局部涂膠相比，結(jié)合強(qiáng)度高出30%以上。對(duì)按照新工藝組裝的抗蛇形油壓減振器進(jìn)行型式試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后減振器外觀狀態(tài)良好，拆解后檢查各部件，尤其是活塞組成、底閥組成處調(diào)整螺釘安裝狀態(tài)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，調(diào)整螺釘拆解后可見(jiàn)螺紋連接部位充滿固化的鎖固膠。基于試驗(yàn)結(jié)果，確定調(diào)整螺釘螺紋鎖固膠涂打采取滿涂的工藝，螺紋鎖固膠充滿螺紋間隙，安裝完成后擦除螺紋嚙合擠出的鎖固膠，并靜置12小時(shí)保證鎖固膠固化。

5? 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)車(chē)輛間歇性振動(dòng)故障的分析可知，抗蛇形減振器失效對(duì)車(chē)輛高速狀態(tài)下動(dòng)力學(xué)性能有較大的影響，并會(huì)直接導(dǎo)致車(chē)輛其它關(guān)聯(lián)部件的破壞。為了避免類(lèi)似故障再次發(fā)生，對(duì)油壓減振器的檢修與運(yùn)用提出以下改進(jìn)措施：①檢修管理方面。油壓減振器檢修須具備相應(yīng)資質(zhì)，因此對(duì)檢修企業(yè)資質(zhì)審查時(shí)，須完全具備油壓減振器檢修的能力，并對(duì)其檢修生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性進(jìn)行有效監(jiān)控，確保油壓減振器檢修質(zhì)量可靠穩(wěn)定。②技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面。加強(qiáng)對(duì)油壓減振器檢修技術(shù)的研究，結(jié)合車(chē)輛的運(yùn)行條件制定相適應(yīng)的油壓減振器檢修方案，同時(shí)構(gòu)建適合于當(dāng)前油壓減振器應(yīng)用條件的檢修標(biāo)準(zhǔn)體系，并穩(wěn)定執(zhí)行。③檢修生產(chǎn)方面。強(qiáng)化油壓減振器檢修生產(chǎn)過(guò)程的管控，確保油壓減振器檢修、裝配及試驗(yàn)等各環(huán)節(jié)都能夠按照檢修方案執(zhí)行到位，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的重點(diǎn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)管控與驗(yàn)證的控制措施。④產(chǎn)品運(yùn)用方面。對(duì)車(chē)輛運(yùn)行的線路、環(huán)境、營(yíng)運(yùn)條件進(jìn)行收集，并對(duì)有特殊運(yùn)行條件的車(chē)輛，提高油壓減振器的檢修要求，確保車(chē)輛與實(shí)際運(yùn)行條件相適應(yīng)。同時(shí)，對(duì)運(yùn)用中的油壓減振器，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)用狀態(tài)的監(jiān)控。

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