HXD1型機(jī)車牽引座摩擦板固定螺栓斷裂的原因分析

鄧景隆

摘 要：HXD1是大秦線上鐵路重載貨運(yùn)列車的一種新型機(jī)車，在完成列車牽引任務(wù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分機(jī)車牽引支座上的摩擦板固定螺栓易發(fā)生斷裂。通過探討HXD1型機(jī)車牽引座摩擦板固定螺栓斷裂的原因，提出了有效的解決措施。

關(guān)鍵詞：HXD1型機(jī)車；牽引座；摩擦板；固定螺栓

中圖分類號(hào)：U260.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.074

為滿足大秦線的運(yùn)輸要求，從2007年開始陸續(xù)為湖東電力機(jī)務(wù)段配備了HXD1型機(jī)車。HXD1 型機(jī)車是在西門子公司的“歐洲短跑手”機(jī)車平臺(tái)上， 結(jié)合DJ1 型機(jī)車在中國大秦線上的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)而研制的一款適用于中國干線鐵路重載貨運(yùn)的新型機(jī)車，在設(shè)計(jì)中尤其考慮到了大秦運(yùn)煤專線的特殊環(huán)境。該型機(jī)車在大秦線擔(dān)當(dāng)2萬噸、1.5萬噸、單元萬噸列車的牽引任務(wù)。在完成列車牽引任務(wù)后，發(fā)現(xiàn)部分機(jī)車牽引支座上的摩擦板固定螺栓易發(fā)生斷裂，2014年前6個(gè)月共有26臺(tái)機(jī)車57條摩擦板固定螺栓斷裂，直接影響了該型機(jī)車的正常運(yùn)用。下面結(jié)合HXD1型機(jī)車牽引座摩擦板的結(jié)構(gòu)，對(duì)摩擦板固定螺栓斷裂的原因進(jìn)行分析和探討，并提出切實(shí)可行的解決措施。

1 摩擦板的主要功能和結(jié)構(gòu)

1.1 主要功能

機(jī)車牽引座的摩擦板安裝在牽引座支撐座上，與尾框下底面接觸，用于支撐尾框，通過增加或減少調(diào)整墊板數(shù)量起到調(diào)整緩沖器安裝高度的作用。牽引座摩擦板可以避免尾框與牽引座的支撐座直接接觸，減少尾框磨耗。

1.2 結(jié)構(gòu)

HXD1型機(jī)車共有8個(gè)牽引座，4個(gè)牽引座位于機(jī)車構(gòu)架端，在構(gòu)架牽引梁下方，并與構(gòu)架牽引梁焊接在一起；其余4個(gè)牽引座位于機(jī)車車體端，在車體緩沖器箱體下部，使用螺栓與安裝座連接。如圖1所示，車體端牽引座上部焊接有一個(gè)倒“U”形支撐座，用于固定牽引座摩擦板及調(diào)整墊板，支撐尾框與緩沖器。牽引座摩擦板為一塊250 mm×120 mm×10 mm的耐磨鋼板。

2 摩擦板固定螺栓斷裂的原因

2.1 摩擦板固定螺栓松動(dòng)

HXD1型機(jī)車牽引座摩擦板使用4條Φ10 mm的螺栓及平墊、防緩螺母固定在牽引座支承座上。摩擦板厚度為10 mm，螺栓固定扭矩為23 N·m，螺栓緊固時(shí)摩擦板與牽引座的支承座間不產(chǎn)生相對(duì)位移。摩擦板上表面與尾框下底面接觸，當(dāng)摩擦板固定螺栓緊固不到位時(shí)，尾框與摩擦板接觸時(shí)會(huì)帶動(dòng)摩擦板隨尾框一起運(yùn)動(dòng)。摩擦板上的螺栓孔為Φ11 mm，固定螺栓為Φ10 mm。也就是說，摩擦板與螺栓之間有1 mm的活動(dòng)空間，摩擦板長(zhǎng)時(shí)間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致固定螺栓受到剪切力而從螺栓頭部斷裂。HXD1型機(jī)車牽引支座摩擦板示意圖如圖2所示。

2.2 摩擦板下調(diào)整墊板過多

HXD1型機(jī)車牽引支座摩擦板上表面與尾框接觸，下表面與牽引支座上的支撐座或調(diào)整墊片接觸，由于各接觸面粗糙度不同，摩擦力也不同。摩擦板下的調(diào)整墊板用于配合車鉤調(diào)整墊板使用，調(diào)整車鉤距軌面的高度。隨著輪對(duì)的不斷磨耗，需要不斷地增加調(diào)整墊板的總體厚度，用以保證鉤緩裝置距軌面的高度。當(dāng)調(diào)整墊板單個(gè)厚度為1～2 mm時(shí)，為了將緩沖器高度和車鉤高度調(diào)整到規(guī)定要求，添加的調(diào)整墊板個(gè)數(shù)就會(huì)增多。比如，車鉤緩沖器自由高度為820 mm，在修程中要將車鉤高度調(diào)整到840 mm，那么需要增加5～10個(gè)調(diào)整墊板；如果是5 mm的墊板，則要增加4個(gè)調(diào)整墊板；如果是10 mm的墊板，則要增加2個(gè)調(diào)整墊板。每個(gè)調(diào)整墊板上的螺栓孔均為Φ11 mm的通孔，無螺紋。HXD1型機(jī)車牽引支座摩擦板的調(diào)整墊片如圖3所示，HXD1型機(jī)車牽引支座摩擦板因調(diào)整墊板過多而導(dǎo)致螺栓斷裂的情況如圖4所示。

由圖5、圖6可以看出，由于摩擦板下部的調(diào)整墊板過多，調(diào)整墊板之間接觸面的摩擦力不足以維持原狀時(shí)，在機(jī)車運(yùn)行過程中，受到尾框的前后運(yùn)動(dòng)影響，調(diào)整墊板前后運(yùn)動(dòng)就會(huì)對(duì)固定螺栓的螺桿造成擠壓和碰撞，最后形成了壓痕。摩擦板固定螺栓為內(nèi)六角螺栓，如圖7所示。從圖7可以看出，經(jīng)過加工后螺栓頭部為整條螺栓最薄弱的地方，當(dāng)螺栓頭部受到大的剪切力或者長(zhǎng)時(shí)間的碰撞、磨損，極易產(chǎn)生斷裂。

3 解決措施

為了防止因摩擦板固定螺栓松動(dòng)導(dǎo)致的螺栓與摩擦板或調(diào)整墊板碰撞，將螺栓下部使用雙螺母的防緩結(jié)構(gòu)，第一層螺母為普通螺母與墊片接觸，第二層螺母為防緩螺母，同時(shí)將原內(nèi)六角螺栓改為外六角螺栓。

當(dāng)添加的墊板為厚2 mm的薄墊板時(shí)，將摩擦板與牽引支座上的支撐板、調(diào)整墊板焊接在一起，使幾塊墊板成為一個(gè)整體，這樣就避免了調(diào)整墊板由于接觸面摩擦力不足，在機(jī)車運(yùn)用過程中受到尾框的運(yùn)動(dòng)影響而產(chǎn)生位移，從而對(duì)螺栓產(chǎn)生剪切力，使螺栓斷裂。改造后的效果圖如圖8所示。

當(dāng)添加的墊板為厚5 mm的厚墊板時(shí)，在加工調(diào)整墊板時(shí)，在調(diào)整墊板的螺栓孔上加工上螺紋，并將摩擦板的固定螺栓與調(diào)整墊板固定在一起，防止螺栓與調(diào)整墊板之間產(chǎn)生位移，最終導(dǎo)致螺栓受到剪切力而斷裂。

4 結(jié)束語

HXD1型機(jī)車牽引支座摩擦板固定螺栓主要是由于摩擦板、調(diào)整墊板與螺栓產(chǎn)生相對(duì)位移，使得螺栓的螺桿受到了橫向的剪切力而斷裂。在解決螺栓斷裂問題的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)原始設(shè)計(jì)加以改進(jìn)，比如將摩擦板和牽引支座支撐板的螺栓孔都加工上螺紋，這樣就不需要緊固螺母，而是將螺栓直接固定在摩擦板和支撐板上，板與螺栓之間沒有了相對(duì)位移，螺栓就不會(huì)再出現(xiàn)斷裂的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]廖洪濤.和諧HXD1型大功率交流電力機(jī)車概述[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2007，1（30）：7-10.

〔編輯：劉曉芳〕

Abstract： HXD1 is a new locomotive of Datong to Qinhuangdao Line heavy haul railway freight train， train traction task and found traction locomotive bearing friction plate fixing bolt is easy to fracture. The reasons for the fracture of the friction plate of HXD1 type locomotive traction seat are discussed， and the effective measures are put forward.

Key words： HXD1 type locomotive； traction seat； friction plate； fixed bolt