铁路货车常接触式弹性旁承故障隐患调研分析及应对措施
摘要
关键词
旁承故障、状态修、铁路货车运输安全
正文
一、概述:
国能重载铁路为更好发挥西煤东运大通道作用,增加煤炭产量运量,全力保障能源安全,提出了货车运输提速重载、运量提高要求。为了适应重载铁路发展需要,实现万吨列车及两万吨重载列车的运行安全,在运系列车型均采用JC型双作用常接触弹性旁承。随着公司状态修的完善发展。近期现场检修集中发现下旁承上平面至滚子距离超限,统计共有300余件。因为旁承是提高车辆蛇向失稳临界速度和运行平稳性,保证车辆在高速运行条件下的运行品质的重要车辆配件。因此结合现场生产实际情况解决、减少旁承磨耗板上平面至滚子距离超限此类故障,减少由此带来运用中旁承滚子压断现像势在必行。
二、检修背景:
重载铁路货车状态检修成套技术研究自2018年3月开始启动,完成了修程判定、开启的指标性零部件及关键控制要素的研究,突破了预防性计划修模式下以固定时间周期或运行里程作为修程判定的唯一标准,实现了以车辆及零部件健康状态开启修程。状态修修程是依据HCCBM系统对列车状态综合评判结果,对整列车规律性故障的针对性修理,兼顾离散性故障的针对性修理。以零部件剩余寿命预测和失效规律两大理论研究成果为基础,率先应用大数据、智能监测、信息化技术开展了铁路货车状态修以零部件寿命预测和失效规律为支撑、以轨边设备精准监测为保障、以列车技术状态综合判别为依据、以重要件使用状态和关键件寿命跟踪管理开启修程、以实施精准“拆检探修”为核心的铁路货车状态修。 Z2修采用“检查为主、检修分开、换件修理、集中加修、合理配送”的检修模式,经分解的零部件有故障时须集中加修,检修合格后的零部件须分级管理。检修中转向架须与车体分离,轮轴、弹性旁承集中检修,对转向架进行外观检查,状态良好者可不分解。实行寿命管理的零部件,当剩余寿命小于1个分解检修期时,经检查确认质量状态良好,可继续装用。
三、双作用常接触式弹性旁承的工作原理
双作用常接触式弹性旁承将单滚子旁承与常接触旁承结合起来,以实现两者的优势,满足货车不断提高运行速度和改善动力学性能的要求。当车体落放在转向架上后,给予常接触弹性旁承额定的压缩量,在上下旁承之间产生一定的预压力,当转向架和车体有相对回转或有相对回转的趋势时,在上下旁承的接触面间产生摩擦阻力。当车体落放在转向架上后旁承的压缩量,整车落成后旁承体垂向压缩量是影响车辆运行稳定性的重要参数。这时,可将上旁承摩擦面与下旁承滚子之间的间隙视为旁承间隙。该间隙专供货车通过曲线时,车体相对于转向架倾斜之用。通过预压缩弹性旁承体,在上旁承和下旁承磨耗板间产生压力,当上下心盘回转时旁承处将产生水平方向的摩擦阻力,增大车体相对于转向架的回转力矩以提高车辆蛇向失稳临界速度和运行平稳性。当车体相对摇枕侧滚时,弹性旁承体将起约束作用,防止上下心盘的翘离。当车体在心盘上侧滚引起弹性压缩过大时,上旁承将压靠滚子,防止车体过大侧滚及减少回转阻力的过分提高。同时,由于刚性滚子的存在,不仅限制了车体侧滚角的加大,而且由于滚子的滚动而不致增大回转阻力矩,影响曲线通过能力。
四、双作用常接触式弹性旁承故障统计
1. 运用中旁承故障:
2022年旁承运用故障统计表
故障名称 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12 月 | 合计 |
旁承滚子轴折断 | 2 | 7 | 4 | 1 | 7 | 4 | 1 | 6 | 5 | 4 | 5 | 8 | 50 |
旁承滚子压死 | 1 | 2 | 0 | 5 | 3 | 1 | 2 | 1 | 4 | 1 | 2 | 1 | 23 |
从故障统计看平均每月都有发生不同程度的旁承故障。
2、状态修中旁承故障主要以滚子外部锈蚀严重、旁承磨耗板上平面至滚子距离超限(规定15+2 -1mm)。大部分入段状态修转向架下旁承磨耗板上平面至滚子距离均在最低限度14mm以下。并进行两种措施先进行调整:
措施1、测量橡胶体高度、长度、B值均符合要求,如下图:

结合定检及状态修推送信息得知一般都经过了2次及以上的检修周期,原始各部尺寸随着车轮直径的变化而发生了改变。特别是下心盘高度和上旁承高度的变化,直接影响着旁承间隙的调整。如初次使用的大轮径轮对安装的下心盘垫板高度一般在8mm以内,上旁承调整垫板高度在组对时的原数值范围内。但是,经过几次段修后,车轮直径将变小,下心盘垫板高度最大将增加到60mm以内。如此循环,如果是大轮径车轮装车时,未认真调整上旁承垫板高度,将对旁承间隙产生严重影响。
在实际作业中,调整弹性旁承滚子间隙时,要注意以下两种情况(根据检修工作实际经验得出):
(1)最理想的状况。当转向架轮对轮径在810mm以上时,上旁承下平面与上心盘下平面间的距离是原组对时的标准数值,上旁承调整垫板的厚度也是组对时的标准值。此时,下旁承上平面与下心盘上平面间的距离完全可以控制在规定的数值范围内,即下旁承调整垫板厚度在30mm范围内均可选用。
(2)最不利状况。当转向架轮对轮径小于810mm以下,下心盘垫板总厚度在20~60mm时,此时,下旁承上平面与下心盘上平面间的距离将超出规定的数值,下旁承调整垫板已全部用足30mm,无法满足各部尺寸数值,这时,为调整上旁承垫板还要将原调整垫板螺栓切除,这样会出现旁承调整垫板的数值或大或小,在整车落成时,造成旁承游间较难调出规定的标准数值(如装用转K2转向架的JC型旁承间隙为5±1mm就难以调出下心盘下平面至下旁承上平面垂直距离)。
措施2、调整下旁承调整垫板添加一块厚度2mm垫板,保证旁承磨耗板上平面至滚子距离符合要求,再对旁承盒调整垫板进行调整符合2-30mm要求。进行整车落成后测量上旁承至滚子距离则不符合要求。经反复调整仍未达到要求。对橡胶体进行更换新品后均可达到要求。
五、造成弹性旁承滚子压断故障的原因分析
从检修及运用中寻找产生压断主要原因有:
1.如果同一转向架或同一车辆同侧下旁承高度相差较大,较低一侧相对所承载的总重要加大,在运行中可能使货车旁承间隙引起变化,造成常接触弹性旁承滚子压死故障发生。
2.新旧下旁承的混装也存在着同样的问题,旧品下旁承经过1到2个检修期的反复使用,其弹性、压缩性与新品相比性能降低,如果混装在同一车体下,弹性弱的一侧会越来越弱,或失去弹性,从而改变旁承间隙,弹性旁承滚子可能发生压死故障。
3.在检修过程中,采用较多的是减少调整上旁承垫板,以调整下旁承垫板满足落成旁承间隙,而调整过程是在空车状态,这时,如不注意,极易造成上下心盘未落实。导致在重车运行中从而出现弹性旁承滚子压死故障。
4.车辆运行条件造成,神池南列检所位于朔黄线起点与神朔线交汇,向东向西均为长大下坡度,最大的坡道可达到12‰,并且曲线非常多,因此,一侧旁承体经常承受车体在心盘上侧滚引起的过大弹性压缩量,造成旁承体疲劳破损。
5.车辆检修转向架落成后,下心盘上平面与旁承体上平面的距离不符合规定,造成上下心盘不密贴,弹性旁承体直接承受车体的压力,导致旁承体破损。
6.车辆在整条线路运行周期较长,旁承体破损预压缩弹性失效,车体在心盘上侧滚引起的力直接作用于旁承座和滚子,超出旁承座和滚子承受能力造成滚子轴折断。
7.滚子与上旁承底面间隙过小不符合要求,造成滚子轴折断。
六、弹性旁承滚子压断、压死故障的危害
1.旁承体破损,减少旁承回转阻力矩,从而降低车辆整体回转阻力矩,增加车辆通过曲线的回转阻力,降低车辆通过曲线的安全性能;
2.旁承座破损,影响旁承预压缩弹性,不能使上旁承和下旁承磨耗板之间产生足够压力,减小了车体相对于转向架的回转力矩,降低车辆的蛇行失稳临界速度、运行平稳性和脱轨安全性;
3.滚子轴折断、丢失,使JC双作用常接触弹性旁承失去防止车体过大侧滚及减少回转阻力过分提高的作用,从而降低车辆在高速运行状态下的平稳性;
4.旁承体正常情况下,与上旁承底面要有4-6mm(转K2型)及5-7mm(转K6型)间隙,如果滚子在正常情况下也处于压死状态,证明弹性旁承体始终处于工作状态,导致旁承各部配件因疲劳过度造成损伤,而失去作用。
七、弹性旁承滚子压断、压死故障的预防措施
1. 同一转向架新旧品下旁承不得混装,同一转向架下旁承高度差不得大于2mm。
2 .严格控制下心盘上平面到下旁承上平面的垂直距离,转K6型转向架装用JC型旁承宜为 (93±2)mm,逐个检测旁承磨耗板上平面至滚子上部的垂直距离15+2 -1mm。
3. 整车落成时必须逐个测量上心盘下平面与上旁承下平面的垂直距离76±2mm。并保证上、下旁承须接触,上旁承下平面与双作用弹性下旁承滚子(或支撑磨耗板)间距须符合以下要求。
上旁承下平面与双作用弹性下旁承滚子(或支撑磨耗板)间距限度表 单位:mm
序号 | 旁承型号 | 旁承间隙 | 装用转向架型号 | 备注 |
1 | JC | 5±1 | 转K2、转K6 | |
2 | 6±1 | 转K6 | 装用于X4K型集装箱车,C80、C80B、C80BF等铁路货车 |
4 .当下旁承调整垫板总厚度不大于30mm时,旁承的坐入量符合规定,可实现仅调整下旁承垫板而不调整上旁承垫板,满足下心盘加垫板后旁承检修组装调整的要求,便于检修,提高工作效率。
八、 结束语
针对此问题有必要合理配置和使用新型工装设备,在车辆检修组装转向架时严格执行检修标准,控制旁承体高度、刚度尺寸以及影响旁承间隙的相关部件和组装尺寸。确保落成后上下心盘落实,各相关尺寸符合规定。确保车辆定检质量,保证铁路运输安全。
参考文献:
1.国家能源集团铁路货车状态修检修规程—状态二修(暂行)。
2.运装货车【2010】417号文件,关于印发《铁路货车JC系列弹性旁承组织技术条件》通知。
3.铁货运【2021】34号国铁集团关于印发《铁路货车段修规程》的通知。
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