关于对转8A型转向架的浅析和探讨_动车论坛_.doc

关于对转8A型转向架的浅析和探讨摘要：本文介绍了我国现有转向架的特点，分析了转8A型转向架的组成，性能以及它的损伤及其原因，在它的优处提取精华，在它不足之处提出其改进方法，为转8A型转向架，进一步的改进提供了依据和论证。关健词：转向架，轮对、轴裂纹磨损检修组装轴承损伤原因。 转向架是车辆最重要的部件之一，因此对它的检修要求特别严，对于运行中的列车，转向架也是重点的检查部件之一。目前我国货车转向架主要采用三大件的模式。我国于1958年参考前苏联的货车转向架自行设计了8系列转向架，经过60年代的改进设计，该系列转向架已经逐步成为我国新型货车转向架，我国目前正在运用的50多万辆货车中，90%以上的车装置装用8A型转向架，其他由轮对，轴承装置，侧架和摇枕，弹簧减振装置，基础制动装置等组成，它采用铸钢三大件，自重轻，结构简单，检修方便，有足够强度和较好的动力性能，能充份利用线路的承载能力，其运行速度维持在70公里/小时，在一段时间内基本上满足了我国铁路货动的要求。随着铁路运输的发展及列车速度的提高，转8A型转向架在运用中也出现了一些问题。比如：斜楔在各力作用下容易形成旋转力矩，引起转向架减振性能不稳定；三大件式结构很难保证构架正位，转向架搞菱性能差，搞蛇行能力差，转8A型转向架，簧下质量大，轮轨作用力争，空车弹簧争绕度小，直线运行空车脱线；心盘磨耗严重，裂纹段修工修量加大等缺陷，而制约了该转向架运行速度的进一步提高，已难以满足运输市场的要求。而转向架在车辆中的作用是极大的，它的损坏形式也是各种各样的，它包括轮对，侧架、摇枕、弹簧等多方面因素的破损，我们就要从中找出它的破坏部位、原因及改进方法，以从中去完善它。一、车轴的损伤轮对是转向架中最重要部件之一，往往它也是损伤易发生的部位，车轴损伤的形式有车轴裂纹、折损、弯曲变形、磨损、碰伤、电焊打火凹痕、燃轴造成的轴颈辗稀薄等。车轴裂纹及损：一般分为疲劳折损及断裂两种。车轴的受力情况非常复杂。在运行中除受很大和垂直力外，还要承受来自钢轨接头的刚性冲击。车轴内部长期经受交变的动载荷作用，同时车轮与车轴压配合也给车轴以附加应力，沿车轴纵向还有变化着的水平力作用。因此，车轴内部应力状态是多种应力的综合。工作一定时间后易产生疲劳裂纹，车辆裂纹分为纵向裂纹和横向裂纹两种。若裂纹与车轴中心线夹角大于45度，成为横裂纹，横裂纹的产生将减小车轴的有效横截面积，对车轴强度的影响最大，车轴折损都是由于横裂纹的浓度不数据扩展，导致应力上升而引起的，所以车轴上的横裂纹是危险性极大的一种损伤，是不允许存在的。1、车轴裂纹的部位和产生的原因车轴常见裂纹部位：1防尘板座与轴颈交界处的裂纹：2轮座外侧边缘1020毫米处裂纹；3轮座内侧边缘1020毫米处裂纹；4轴身及轴中央部裂纹：，车轴经过正确设计长期使用后还会出现疲劳裂纹，主要原因是车轴实际的疲劳极限较车轴钢式样的疲劳极限要低的多。在压装车轮后车轴轮座部分产生裂纹特殊性别多，是由于在该处疲劳极限显著下降而造成的。有三个方面的原因：一，采用压配合的轮对。当车轴压入轮毂孔后，使轮对的形状相当于一个截面，突然变化的整体钩，因而在车轴与车轮交界的截面，突变处产生立度的应力集中。二、当车轴压入轮毂孔后，在车轴表面产生很大的触压应力，这种接触压应力的分布是不均匀的，在轮座接触面两侧的压应力最大，当车轴弯曲时，这种压应力数值就更大。三、车轴每转动一周，轮座部的纤维在交变应力作用下，交变地产生拉伸地压缩，造成车轮座部分与轮毂边缘有微小的滑动磨擦，时间久了在磨擦处形成了磨损。而车轴在实际使用中，各种腐蚀坑穴，而成为车轴裂纹疲劳源，是车轴疲劳源，是车轴疲劳极限下降，致使过早的出现疲劳裂纹。以上只是在考虑压装后，在轮座部内，外侧边缘易产生裂纹的一些理论分析。至于在这些部位行我期出现的横裂纹，则往往是由于村质内部缺陷或设计式艺及运用上的不适当引起的。2、对于防止车轴裂纹产生的措施对于车轴产生的裂纹，我们提高车轴镶入部的疲劳程度，采取措施：1、经滚压的车轴轮座部分表面层可产生的残余压缩应力，这种残余应力可以部分或全部表面层可产生的残余压缩应力，这种残余应力可以部分或全部的抵消由于外载荷产生的拉伸应力。根据国外资料介绍，滚压强化可以使用压配合轮毂的轴式样疲劳强度提高双倍。高频淬火主要也是使车轴表面产生压缩残余应力，这不公可使车轴实际所受的作用于应力降低，而且还增强抗摩擦腐蚀的能力，这对于采用压配合的车轴与车轮间存在着高度应力集中及摩擦腐蚀的情况而导致发生裂纹和折损的部件是极为有利的。2、根据国外经验，加粗轮座直径，并使轮座直径过渡到轴身直径部分的半径圆弧，改为椭圆形或双半径过渡曲线，可减少该处的集中，提高车轴的疲劳强度。3、提高机械加式式艺，正确执行轮轴的压装工艺，加强轮轴的日常维修保养及正确的运用管理措施等。4、使用大型平炉镇静钢。当车轴已发现横裂纹，那么这根轴是否可再加以得用呢？过去由于断轴事故较多，认为车轴一旦发现阶段横一旦发现横裂纹，说明金属已经疲劳，不能再继续使用。故规定一律报废。这就造成每年消耗车轴的数量当大，根据我国铁道科学院对有横裂纹的车辆在靠近裂纹处取式样进行拉伸、冲击及疲劳式样的结果，除冲击韧性稍有降低外，其他机械性能与原材料没有什么变化，这表明具有疲劳裂纹深度不大的车轴，其内部材质仍然完好无损，只要旋去裂纹及以下一定深度后，便可继续使用，在旋修有横裂纹的车轴时采取一些具体措施：车轴裂纹越深，裂纹端部材料所受影响越大，故旋修时所应旋去的深度也越大。按轮对检修细则规定，裂纹深度在2。5毫米以内的，加旋0.5毫米即可再用；深度超过2.5毫米不到3毫米时，则只能改轴使用，这是考虑到旋去裂纹后，加旋的浓度应比0.5毫米更大，这只能进行改轴才能做到。至于裂纹深度超过3毫米者，说明疲劳程度较大，很难断定需要加旋多少毫米才能将受影响层全部消除，为了保证车安全，所以规定，这种车轴必须报废。 对于纵裂纹处理：各圆弧不准有纵向发纹或开口裂纹，旋除，防尘板轴颈表面允许有纵向发纹，小于2.5毫米每部位不超过5条，同一段面不许超过3条：小于4毫米超过或有开口裂纹旋除。3、车轴其它部位的损伤车轴其他损伤：1、轴颈磨损：滚动轴承的轴颈，由于滚动轴承故障造成内圈松弛，内圈与车轴轴颈部产生了滑动磨擦，这时磨损发展的相当快，初期表现为直径减少，轴颈辗长，严重的时候会使车轴熔断。当滚动轴承车轴轴颈由于燃轴而辗长时，必须更换车轴。轴颈增长有以下不良影响：（1）轴颈过长时，轴瓦在轴领与轴颈后肩间隙增加。扩大了轴瓦前后窜动量，也无法使轴瓦与轴领之间游隙达到检修限度的要求。（2）因为轴领可以堆焊，故轴颈增长达到最大限度时，轴颈后肩的过渡圆弧将向内移，超过限度时将改变轴箱与轮对的相对位置，可能产生轮毂外侧摩伤轴箱后壁的情形。（3）轴颈变长后载荷作用点与危险断面的距离增加了，使铝垂载荷在危险断面所引起的弯矩及应力也增大了，这就可能导致车轴切断的危险。2、防尘板磨损。这是因为轴瓦或轴箱内硕部磨损过甚造成。防尘板座受力较大，如有磨损会造成应力集中情况，降低其强度而导致裂纹的产生，所以必须旋修。旋修后的防尘板座的直径比轴颈运载少大20毫米。3、轴身磨损：由于制动拉杆或杠杆组装不良与车轴接角而造成轴身磨损，如磨损过甚时，能引起裂纹而导致折损，所以规定轴身磨损深度为2.5毫米及以上时应更的换轮对，小于2.5毫米时，应将锐角消除。4、车轴弯曲：主要原因是由于车辆脱轨时，使车轴受到激烈的震动，或在组装轮对时操作疏忽而造成的，车轴弯曲能引起车轴发热，轮缘偏摩甚至会产生脱轨事故。二、车轮损伤车轮的损伤形式，有车轮踏面及轮缘的磨损，裂纹、剥离、擦伤，肩部凹入，辗宽，踏面上粘有熔化金属等。1、 踏面的磨损车辆的全部载荷都是经车轮而传递给钢轨的车辆运行时，车轮在钢轨上不断地滚动，车轮踏面与此同时钢琴轨形成一对磨擦副县长，由于踏面磨损，使踏面的斜度受到破坏，造成不良的影响有以下几个方面：（1）车辆沿直线线路运行时，主要是靠车轮踏面的斜度来自动调节轮对，使它经常处在轨道的中间位置，防止轮缘的偏磨，当运行到弯道时，则由于轮对偏向曲线外侧，故可依靠带有斜度开始的踏面，使轮对圆滑的通过曲线，倘若踏面磨损过剩，其斜度必然遭到破坏，就将引起蛇行运动的加剧，使车辆运行平稳性，特别是横向平稳性下降。（2）踏面磨损后，斜度受到破坏，使轮对通过曲线时，车轮产生局滑行，这样不但增加运行阻力，而且更加剧了车轮与钢轨的磨擦。同时也会影响行车安全。（3）由于踏面凹入，使用权轮缘的相对高度增加，当钢轨顶面最大磨擦量为10毫米，踏面的磨损量为最大限度9毫米时，应保证轮缘百般钢轨鱼尾极螺栓，而造成车辆颠覆事故。2、轮缘的磨损：轮缘磨损有三种形式：即轮缘厚度减小，轮缘顶部形成锋芒轮缘垂直磨损。如果轮缘磨损过甚时，会产生如下不良后果：（1）轮缘厚度磨损变薄后，强度下降，当轮对通过曲线或作蛇行时，轮缘在来自钢轨水平力的作用下，会导致崩裂缺损甚至会造成行车事故，同时，车轮与钢轨的安全搭载量是根据轨距和车轮内侧距以及轮缘厚度等因素而定的，如果轮对的一侧车轮轮经纬度磨损过薄，则会影响另一侧车轮与钢轨的安全搭载量。（2）轮经纬度形成锋芒后，在轮对通过道仓时，可能挤开尖轨而造成脱轨事故，所以轮缘磨损成锋芒时，必须更换轮对。（3）轮缘垂直超过限度时，其轮缘根部与钢轨内侧形成平面接触，当车轨通过道岔时，由于轮缘与钢轨接触处没有弧形就会使车轮碰击间轨或上辙叉心同样会造成脱轨事故。轨经纬度磨损多系不正常的偏磨，故除提高缘本身的耐磨性外，还应从保持轮对政正常工作条件出发采取一些措施，以减少非正常磨损，例如：及时检查修理轮对，转向架及廓架等部件，消除超过限度的尺寸偏差；保持车轮踏面正常的几何形状等。另外，在线路曲线部分，对轮缘与外轨内侧面进行经常给油润滑，是减少磨损的有效方法之一。3、踏面裂纹：（1）踏面热裂纹：根据被加热的蹭面温度不同，产生了两种形式的热裂纹：一种是踏面被加热后勤部急速冷却，使表面起到淬火的作用，形成马氏体的硬化层，硬化层的组织为马氏体，回火马氏体等。因摩擦热的不断形成，冷却，使表面马氏体产生收缩，这样就要在收缩的马氏体与内层金属间产生拉伸内应力，于是在踏面的硬化曾表面形成了微细裂纹，这种裂纹成风状相连不规则的裂纹，当裂纹在运行中受到高接角应力的作用时就会变大，以后就从硬化层表面内部扩展而形成玻璃状，另一种热裂纹是没有发生组织上的变化，只是收于踏面表层金属四制动被加热后要膨胀由热膨胀而产生的压缩应力大部分会因塑形变形而消失，当与闸瓦发生的摩擦热减少时他们的热量就急速向蹭面内外传导发散，使之骤冷而收缩，于是在踏面产生圆周方向的拉伸应力。当拉伸应力超过钢的断裂强度时就产生车轴方向的裂纹，如果两种热裂纹并存时，这些部位就作为切口而产生应力集中，于是裂纹就急速扩展。（2）疲劳裂纹多发生在踏面下面，在旋消时可以发现车轮转动时由于在踏面上有很高的接触压力，就在踏面内部受剪切作用力，振幅作用最大的位置产生微细裂纹。进而在运行中受到各种符合条件的影响，发展成为内部呈月牙状或玻璃状等到疲劳裂纹，疲劳裂纹的起点发生在因接触压力而产生的剪切应力，振辐最大的踏面内326毫米的位置上。4、踏面剥离：踏面的剥离使用权表面金属呈片状剥落。形成小凹坑，根据踏面剥离产生的原因。可分为两种类型：即疲劳型剥离和热剥离，疲劳剥离是疲劳裂纹随车轮的转动向踏面内部扩展，疲劳裂纹是踏面下面向内和表面扩展的，有时在有疲劳裂纹缺陷的车轮旋消后的新踏面上会出现凹形，这种凹形往往会被误认为是材料本身的缺陷如果其他条件相同的话，则疲劳裂纹易发生在轴重较大的车轮上，如果轴重相同，则易发生在接触面积较小的车轮上。要防止疲劳裂纹的产生，就必须减少接触压力，可采取以下措施：1、降低材质的屈服点，提高车轮的塑性变形性能，增大接触面积。2、改变踏面外形和钢轨断面外形，使车轮与钢轨接触部分的曲率半径接近增大接触面积。3、减少轮重，加大车轮直径减少接触压力。热剥离也称制动剥离，他是由踏面热裂纹引起的。5、踏面擦伤：是由于车轮在轨面上滑行，而把圆形踏面摩成一块或数块平面的现象，它的数是由于制动力过大或缓解不良等因素造成的，发生了擦伤的车轮由于不能圆滑的旋转还会进一步引起滑行。一般车轮滑行有如下倾向：1、在硬度低的踏面上发生擦伤时，随后由于车轮的旋转，使之反复受到冲击载荷，很快就产生剥离。2、硬度高的踏面上由于受受到滑行时的热影响易产生热裂纹，并以此为起点而很快形成剥离。擦伤和剥离同样会使踏面局部凹陷，于是车轮在运行中会出现周期型的上下跳动，特别在低速时震动和冲击就越大，其结果不但加速了线路的破坏，而且使列车运行平稳性差，车内零件也容易破坏，并容易发生热轴事故。三、检修工艺过程1、轮对的检修轮对的损伤形式之多，要求着我们对于轮对的修理这一节都要严格按其表准进行。轮对修理分为厂修和段修，轮对厂修或段修时应分别按厂修或段修限度标准来检查和验收。轮对根据技术状态可按下列修程进行修理：1、换件修，轮对部分配件因缺陷或磨损到限而需更的换新配件时，称为换件修。2、拼修，在旧有的轮对配件中选择可用件，在重新组装对称轮对。同时兼做检修者，通称拼修。3、检修，恢复轮的运用性能，它包括：轮对擦伤检查，退轮检查，更换车轴或车轮，旋削踏面和轮缘，加修轴颈，轴领及防尘板座，加修滚动车轴轴领，轴端，螺栓孔，焊旋轮缘及轴领，重新修配的轮轴压装。轮对检修主要工序及要求：依据维修规程车辆轮对组装及检修规则。1、外观检查，冲洗，轴身除锈，三面检查法，视线与轴身成45度角，检查锤敲击，高压热水7080度，冲洗时间35分钟，轴身除锈，冲洗同时进行。2、测量尺寸：建轮对卡片，确定施修范围，用第四种检查器，轮对内距尺，车轮直径检查尺，外长工钳，钢直尺等测轮厚，踏面圆周磨耗厚度及局部凹下轮缘厚，轮缘厚，轮颈差，内侧距岵处最大差之后确定修成。轮对组装时过程要求：1、打净配合面，涂匀纯植物油，压装时轮轴中心线与顶压机勾欠中心线一致，轮轴垂直，轮颈差小于等于3，加工后轮颈差小于等于1。2、顶压应记录压装曲线，保诬蔑下合格压装曲线，不合格的若轮座和轮毂无擦伤可重新装一次，组装后压力过大，可重新加工，再重装一次。3、测量轮对内侧距1353，左右波动不得超过2，三处差小于等于1，若内侧距小不可压调，应重新洗配，对于轮对内侧距与线路的关系也有一定要求：1、直线时保证轮缘与钢轨有一定间隙。2、曲线保证有一定安全搭载量。3、要能安全通过曲线。轮对标记车轴制造厂代号，容量号码，制造年月，轴号，轴形标记，轮对方位的左字标记，字迹要清晰，永久保存至车轴报废，车轮：车轮外侧制造厂名或标志，容量号码，压延号，制造年月，班组，轮形号，冷打印。2、侧架的检修侧架在转向架中起着多功能方面的作用：1、承受各种转向架，各种载茶的二分之一。2、联系两个轮对及轴承装置，构成轮对的固定轴距。3、作为转向架基体，可安装弹簧，减震装置及基础制动装置。铸钢侧架的检修：铸钢铡架由于铸造和运用等方面的原因，易在弯角处产生裂纹，弯角处横裂纹不超过100毫米，其它部位不超过150毫米，可以铲坡刀预热后焊修，并顺有23毫米的增强焊波，焊后正火即可修复，焊前预热是为了减小和消除焊修热影响区的机热所造成的局部应力集中及焊后变形裂纹，因此凡规定要焊前预热的零部件，在焊前应在加热炉或用乙炔火焰进行预热。预热在均匀，尽可能加大余热范围，焊后正火是为了消除或减小焊修的残余应力，恢复配件及基体金属组织及机械性能，增加配件的强度，凡配件规定焊后要正火处理的，均按规定的来进行正火处理。铸钢侧架常规的损伤还有磨损。转8A侧架导梅两侧磨擦面磨耗浓度超过2毫米，内侧面磨耗深度超过3毫米或影响组装间隙时，堆焊后加工。侧架承载鞍支承面磨耗，偏磨超过0.5毫米时加工，超过2毫米时堆焊后加工，凸对平面与侧架导框内侧磨擦面未磨耗部位的垂直度不得大于1毫米，制动深滑下承台无磨耗板必须加焊，厂修时必须更换，加摩耗板后其上下承台间距必须为56至58毫米。转8A侧架两立柱内距离应为500至509毫米，超过时加工或堆焊加工厂修时侧侧架立柱磨耗板检修与组装必须符合下列要求：侧架两立柱内侧距离为505毫米以下者，铆装厚度为12毫米的磨耗板。磨耗板材质为45号钢或类似中碳钢钢板，其表面必须经热处理，表面硬度在HRC38250范围内，淬火层深度必须大于3毫米。磨耗板与侧架必须铆接，不得定们焊，旧磨耗板秘侧架，为非铆接着，必须更换，铆钉桦动或磨耗板磨耗深度超过2毫米时更换。但对于检修周期八年以上车辆的转向架，磨耗板必须全部更换炙新品。转8A侧架，斜楔接有弯曲时调修，有裂纹时更换，斜楔挡脱落或与侧架铸造一体者，有折损时必髯重新焊装。3、中央悬挂装置的检修摇枕起着传递车体载荷联系左右侧架，与保证强度减轻自重，节约材料摇枕铸成箱形鱼腹梁。摇枕技术要求中心销中心线与斜楔差小于3，两端下平面与心盘接触面不平衡小于等于2，摇枕同一端两斜楔中心线偏移小于等于1.5。摇枕主要损伤形式有裂纹和磨损。铸钢摇枕横裂纹的长度：底面不超过50毫米，其他部位不超过100毫米时可以进行焊修。焊缝应有2毫米增强焊波，焊后必须进行热处理；有纵裂纹时进行焊修。转8A摇枕斜楔摩擦面原有磨耗在经一个场修期运用后必须切除，有铸至的必须用样板，以弹簧支撑面及凸脐中心为基准进行检查，有铸对的在各面必须加装155毫米、80毫米、325毫米的磨耗板，镶焊磨耗板前基准面必须平整，否则必须堆焊后磨平，磨耗板上下端面与摇枕必须满焊，摇枕与心盘一体都有，必须直径和平面磨耗磨耗过限时，焊后加工，心盘平面有裂纹时焊修，圆脐或立棱有裂纹缺损时焊补，并在焊后加工；但在摇枕侧面立棱的裂纹，按摇枕裂纹处理，转8A摇枕两端凸脐不足一个都必须按图样焊装。弹簧的检修：弹簧在运用中，经常发生的损伤形式有裂式、折损，衰弱腐蚀和磨损，凡发现弹簧有裂纹折损，腐蚀的磨损过限时，都应更换，弹簧产生各种损伤，主要是由弹簧钢的化学成份热处理后的机械性能及在运用中受外界条件等影响所致。弹簧一般在热处理工艺过程中产生的总是比较大，由于游淬火和回火不良，使弹簧硬度不足或不均匀，使机械性能和弹性在整个结构上一致而使弹簧在运用中衰弱，也有在热处理中不按加热规范进行，致使弹簧不能承受各种负荷突然作用下产生的由于热处理时的过热或加温不足会使金属组织不均匀，在金属形成若干软弱点，使得金属迅速疲劳，并使其变形有所发展，这种情况特别集中出现在内部或外部缺陷的地方。为此，必须严格按照热处理的加热和操作规范进行，才能提高弹簧钢金属的安全系数和疲劳限度，延长弹簧的使用寿命。修复弹簧衰弱的工艺过程：1、被修理的螺旋弹簧经清除外部污渍后检查是否有裂纹。如检查无裂纹，便可进行退火，退火的加热温度要缓慢，以每小时60至70摄氏度的速度加热到所需温度，使螺旋在退火温度下保持2至3H，然后以每小时40至50摄氏度的速度进行缓冷，一直冷却到400至500摄氏度。2、弹簧退火后，应仔细检查其表面上是否有外部缺陷。3、衰弱的螺旋的弹簧要修复到图纸所规定的自由高度，在弹簧加热到淬火温度以上后，进行劈距，修正弹簧的高度和垂直度，其温度不能低于800至820摄氏度，然后进行淬火。4、淬火后送到专用的加热炉内，进行回火加热，大约加热30至60毫米，达到规定的温度后，将弹簧从炉内取出，在空气中缓慢冷却。在提高弹簧的疲劳强度和耐磨性方面，目前广泛应用弹击处理强化表面的方法来实现，实现弹簧喷弹强化的方法，就是选用直径为1-2毫米的生铁丸，经弹簧表面强化装置上的抛头喷射到弹簧表面上，此时弹簧也要不停的转动，使弹簧表面都均匀受到弹击，弹击加工后的弹簧，经试验，其疲劳限度可提高100%至300%，这就大大提高弹簧的使用寿命。心盘及其它零件的检修，下心盘变形时可以调修，磨耗过限时必须焊修，原为加工面者，焊后必须加工，出现裂纹时必须钻止裂孔，裂纹处开坡刀，预热后焊修，焊后热处理，中心销孔，有裂损，可进行焊补或镶焊套筒，中心销有裂纹时更换，有弯曲时进行调修，直径磨耗超过2毫米时更换。上心盘磨耗过限，有裂纹或弯曲时，必须拆下修理；弯曲时加热调修。焊修裂纹时应开坡口，并且在裂纹末端钻止裂孔，焊后进行热处理，并且必须进行加工，圆弧半径不得小于15毫米，圆辕裂纹超过1/3时更换，转8A斜楔在厂修时必须更换新品，如为铸钢斜楔可加焊磨耗板下旁承体有裂纹时，对铸钢品可以焊修，非铸钢品需更换。