HXD1型機車2年檢后渡板變形原因分析及解決措施

張志峰，徐文國，杜小旭

（1 大秦鐵路股份有限公司 湖東電力機務段 技術科，山西大同037005；2 南車洛陽機車有限公司 技術中心，河南洛陽471002）

HXD1型機車2年檢后渡板變形原因分析及解決措施

張志峰1，徐文國1，杜小旭2

（1 大秦鐵路股份有限公司 湖東電力機務段 技術科，山西大同037005；2 南車洛陽機車有限公司 技術中心，河南洛陽471002）

針對大秦線HXD1機車2年檢后渡板變形問題，深入查找發生原因并提出解決方案，有效解決了該問題的大量發生，保證了HXD1機車質量穩定。

HXD1型機車；渡板；車鉤；受力；潤滑脂

現湖東電力機務段有HXD1機車220臺，該車的2年檢和2次2年檢檢修任務由湖東電力機務段和洛陽機車有限公司承擔，近期洛陽廠承修的6臺機車，經第2次2年檢后到段運用階段，多次出現重聯渡板變形故障。其中兩臺機車上線運用后，發生4次渡板變形，更換緩沖器（含從板）后，機車運用正常；其中1臺先后發生3次渡板變形，更換緩沖器上線運用再次發生渡板變形；另3臺機車也先后發生渡板變形。盡管大秦線2萬t專列中部從控機車有著前擠后壓的受力特點，極易發生渡板變形，但此批機車渡板變形的頻次及程度明顯高于正常水平。

1 原因分析

在現場查證、運用驗證確定由于在車鉤尾部與從板間加抹潤滑脂是導致渡板變形的主要原因后，經過查閱相關資料，對潤滑油導致渡板變形機理進行了定性分析。

（1）中部從控機車制動緩解工況時受力狀態分析

現場分析，在大秦線機車進入拐彎下坡路段時，制動緩解狀況分析如下，首先，全程單獨制動閥不參與其中；DP運行時，頭部牽引機車為“本務”機車，中部牽引機車為“重聯”機車，此批次機車渡板變形均發生在作為重聯機車運用時。

在列車整體拐彎下坡時，全列車除進行空氣制動外，本務、重聯機車還全程保持電制動，本務、重聯機車從均衡減壓開始，通過BP模塊的中繼閥控制列車管的減壓，減壓速度為常用減壓速度，因為大秦線機車重載實際情況，電制動力遠不足以抵消列車前進，作為中部牽引的HXD1機車受到前部列車向前拉力和后部機車向前推力，為前拉后頂狀態，重聯車兩節之間車鉤緩沖器未處于強壓縮狀態。

當重聯機車充風緩解指令下達后，機車首先結束制動，而前后列車尚在制動狀態，重聯機車相對之前受到前頂后拉作用，由列車管依次對前后列車開始充風，解除制動狀態后，前頂后拉減弱，因為緩解的延遲性，重聯機車前部列車仍有部分處于制動位置且總體速度不會超過重聯機車，依然產生阻力，而后部依序緩解后，每臺車制動阻力消除，對重聯機車產生相對向前運行沖動，后部阻力減弱，使兩節重聯機車開始相對接近，兩節機車車鉤緩沖器進入壓縮狀態。結合此次渡板變形的誘因，車鉤叢板之間摩擦系數低，車體錯位而車鉤不能有效進行復位，最終在緩解后20 s左右達到最大位移，渡板與另一節機車后墻、支架發生碰撞擠壓，渡板變形。之后，由于前部機車緩解更快結束，前部列車速度提升比后部快，兩節重聯機車之間車鉤緩沖器開始拉伸，渡板與另一節車體分離，發生渡板變形的區間結束。

（2）中部重聯機車在車鉤處于最大擺角時極易發生車體錯位

機車做曲線運動且車鉤處于壓鉤力狀態時，車鉤、車體將各自位于曲線的切線方向，由于車鉤和車體都各自具有一定長度，因此兩者之間將形成一定夾角，夾角大小取決于曲線半徑，曲線半徑越小，夾角越大，這一夾角的存在使縱向力在鉤緩連接處產生了一定的橫向分力。當車鉤有偏轉的趨勢，此時偏轉的阻力為車鉤與均衡梁之間因車鉤自重產生的摩擦力（這個力可暫時忽略不計），但由于車鉤力的存在，車鉤單獨偏轉還要克服車鉤力縱向分力在車鉤與鉤尾銷以及從板接觸位置產生的摩擦阻力（這個摩擦力為車鉤提供穩鉤作用力矩的重要條件，鋼與鋼的干摩擦系數為0.15～0.34，表面光潔及潤滑良好時為0～0.05），當車鉤力在橫向上的分力大于偏轉的摩擦阻力和鉤尾框偏轉的摩擦阻力時，車鉤將通過鉤尾銷帶動鉤尾框一起擺動，鉤尾框與從板、緩沖器預壓板、緩沖器箱體存在橫向內左右相對運動。即縱向力為壓鉤力且車鉤受壓后不能保持對中而產生偏轉，會使車鉤與車體間形成“之”字形關系。在這種狀態下，縱向力的橫向分力都將對相連接的車體兩端產生相反方向的作用力，即對前節機車的后端產生橫向力的同時，對后節機車前端也將產生大小相同但方向相反的橫向力。這一橫向力通過車鉤傳遞到車體上時就容易造成前后節機車錯位。

（3）車鉤與前從板之間安裝脂提高了車鉤擺動的概率

圖1為引用的仿真試驗數據，車鉤縱向力設定1 600 k N，鉤尾最大偏轉角分別取3°，6°，9°，鉤尾與從板摩擦系數按鑄造面取0.32和無摩擦為0時的機車車鉤轉角、車鉤力、鉤尾摩擦力形成的時間關系。從圖中可以看出：車鉤在鉤尾存在摩擦力的作用下沒有明顯的偏轉，而是在一個極小的幅值下實現了動態穩定；在車鉤沒有摩擦力作用時（相當于接觸面有極好的潤滑作用），車鉤轉角分別都發生了偏轉，且偏轉角快速的達到了允許的最大自由角。由于鉤尾框處的止擋作用，當車鉤達到最大自由角時，車鉤的擺角還出現一定程度的振蕩。

根據上述分析，中部從控機車在受到縱向力作用時，可能會出現附加橫向力。附加橫向力的產生原因是車鉤出現了偏轉，附加橫向力的大小同時取決于縱向力的大小和車鉤偏轉角度。因此，當車鉤狀態穩定，偏轉角受到制約時，可將橫向分力控制在小范圍內，而一旦出現車鉤失穩，過大的車鉤偏轉角就會將更多的縱向力轉換為橫向分力，緩沖器吸收的縱向力就會越少。這一橫向分力會直接傳遞給車體和轉向架，從而引起輪軌間橫向力的增大，以及車體錯位和兩節車間距變小，進而加劇重聯渡板與對向車體碰撞發生變形。

（4）加抹潤滑脂不符合2年檢工藝要求

在確定是由于從板圓弧接觸面處加抹潤滑脂導致渡板變形的原因后，重點對相關工藝設計及執行情況進行了全面查證。從查證情況看，HXD1機車2年檢關于鉤緩裝置安裝的工藝文件YJ/G-84-032/05-2011《鉤緩裝置安裝工序卡》，是結合南車株州有限公司電力機車（簡稱：株機公司）平移文件編制的，技術標準直接引用，增加了操作性內容。文件中只規定了在均衡梁上涂安裝脂，并未要求從板上涂抹安裝脂或潤滑脂，所以在HXD1機車第1個2年檢時并未在從板上涂抹潤滑脂，一直到2012年11月HXD1機車第1次2年檢結束。

從2013年5月下旬開始，HXD1第2次2年檢機車開始進洛陽廠，這之間有半年時間未開展HXD1機車2年檢；從2012年7月份開始批量檢修2年檢HXD1C機車，而洛陽廠從株機公司平移的HXD1C機車鉤緩裝置安裝工藝文件JC00004147G00-35-01-03《車鉤牽引緩沖裝置》中規定了要在從板接觸面上涂抹適量潤滑脂，鉤緩裝置安裝工藝方法與HXD1相同。在執行過程中操作員工想當然地把兩種車型鉤緩裝置安裝混為一體，也就是從那時起開始在HXD1第2次2年檢機車車鉤從板圓弧面上涂抹了潤滑脂。

后期驗證發現，車鉤尾部加工表面粗糙度偏小也是潛在的原因。

2 解決措施

（1）在確定了由于車鉤尾部與從板間加抹潤滑脂是導致渡板變形的主要原因后，對到機務段的8臺機車進行了更換車鉤及從板處理。運用驗證采用擔當2萬t中部牽引機車，先在支線運用確認良好后，再到大秦線運用，洛陽廠和湖東電力機務段雙方派專人添乘跟蹤整個驗證過程。所有到機務段機車都已經上線驗證。

（2）針對在洛陽廠機車進行專項整改。在洛陽廠的第2次2年檢HXD1型機車共計10臺，分別根據進度情況進行了整改。針對已經交車的6臺機車，拆下車鉤及從板，用樂泰755清潔劑噴射去除油脂，后用博力克滲透清潔，再對車鉤尾部進行噴沙，提高表面粗糙度由Ra1.1至Ra7.5。針對尚未開始組裝的4臺機車，在車鉤加工時直接采用噴沙工藝提高加工粗糙度。

（3）針對車鉤及裝配工藝暴露的問題進行整改。本次出現批量渡板變形，暴露出在工藝執行、工藝設計及工藝管理方面存在一定的問題，為此對車鉤加工工藝進行了變更，針對車鉤尾部加工面粗糙度偏小問題，目前采用加工后噴沙工藝，正在試驗采用逆銑工藝提高表面粗糙度，工藝試驗通過后直接采用加工方法一次加工到位。

3 結束語

大秦線HXD1型機車渡板變形問題發生較為常見。在該問題發生之前，我們對渡板變形問題的研究幾乎處于空白，致使在故障發生后，對故障原因分析判斷時顯得不系統；在工藝檢查時不能及時發現工藝執行中出現的“細節”偏差，致使隱患輕易埋下、故障原因長時間不能查到，給機車運用造成極大壓力，也直接影響了HXD1型機車第2次2年檢工作的順利開展。因此，必須要深入了解HXD1型機車運用過程中常見問題，加速對HXD1型機車運用技術的研究，深入推進造修一體化，加強對制造技術變更的跟蹤，實現檢修技術與制造技術零差異。

［1］ 張曙光.HXD1型電力機車［M］.北京：中國鐵道出版社，2009.

［2］ 楊相健.組合列車裝用13A/QKX100鉤緩的中間機車承壓能力分析［J］.機車電傳動，2013，（1）：20-22，26.

［3］ 蔣益平.2萬t重載組合列車牽引和制動時的車鉤力分析［J］.機車電傳動，2013，（1）：23-26.

［4］ 丁五一.大秦線2萬t重載組合列車車鉤受力分析及應用研究［J］.中國鐵路，2013，（7）：36-39.

Cause Analysis and Countermeasure of Joint Plate Deformation after Two-year Inspection for HXD1 Electric Locomotive

ZHANG Zhifeng1，XU Wenguo1，DU Xiaoxu2
（1 R＆D Center of Hudong locomotive Depot，Daqin Railway Co.，Ltd.，Datong 037005 Shanxi，China；2 R＆D Center，CSR Luoyang Locomotive Co.，Ltd.，Luoyang 471002 Henan，China）

Aiming at the joint plate deformation after two-year inspection for HXD1 locomotive，this paper analyzes the cause of deformation，and puts forward measures to solve the problems，which can ensure the stable quality of HXD1 locomotive.

HXD1 electric locomotive；joint plate；coupler；stress；grease

U266.1

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.06.21

1008－7842（2014）06－0084－03

6—）男，助理工程師（

2014－02－12）