HXD3D型電力機(jī)車牽引緩沖裝置磨耗嚴(yán)重問題分析與改進(jìn)

撰文/韓鵬飛 辛淼

■116021 大連機(jī)車車輛有限公司技術(shù)開發(fā)部 遼寧 大連

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HXD3D型電力機(jī)車牽引緩沖裝置磨耗嚴(yán)重問題分析與改進(jìn)

撰文/韓鵬飛 辛淼

■116021 大連機(jī)車車輛有限公司技術(shù)開發(fā)部 遼寧 大連

HXD3D型機(jī)車投入運(yùn)用2年后，其牽引緩沖裝置陸續(xù)出現(xiàn)部分零部件磨耗速度超過設(shè)計(jì)預(yù)期的問題。本文從HXD3D型機(jī)車緩沖裝置的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)問題進(jìn)行原因分析判斷，進(jìn)而提出改進(jìn)方案措施。關(guān)鍵詞：HXD3D機(jī)車；牽引緩沖裝置；磨耗：改進(jìn)

自2013年起，中國中車大連機(jī)車車輛有限公司（簡(jiǎn)稱“中車大連公司”）160km/h速度等級(jí)的HXD3D型客運(yùn)電力機(jī)車正式批量投入運(yùn)用，作為目前國內(nèi)功率最大，技術(shù)先進(jìn)的一型機(jī)車，其迅速擔(dān)負(fù)起普通旅客列車的提速牽引任務(wù)。但在經(jīng)過1年半多時(shí)間的運(yùn)用后，其牽引緩沖系統(tǒng)首先在蘭州鐵路局蘭西機(jī)務(wù)段出現(xiàn)前從板與鉤尾框磨損嚴(yán)重問題，其后西安、沈陽機(jī)務(wù)段也陸續(xù)發(fā)生類似故障，造成頻繁扣車。該故障不但增大了中車大連公司的售后服務(wù)工作量，也影響到鐵路方面的機(jī)車使用率。而作為機(jī)車與客車之間連掛的重要裝置，因其涉及到了行車安全與旅客乘坐舒適性，牽引緩沖裝置的正常工作尤為重要，所以該問題必須得到重視。

HXD3D型機(jī)車牽引緩沖裝置結(jié)構(gòu)原理

作為一型客運(yùn)電力機(jī)車，設(shè)計(jì)之初便需考慮到旅客的牽引舒適性，因此其牽引車鉤首次在機(jī)車上采用了鐵道客車所使用的15X型小間隙車鉤。與以往的內(nèi)燃電力機(jī)車車鉤（連掛間隙19.5mm）相比，15X型車鉤內(nèi)部連掛間隙減小至4.5mm，極大地減小了牽引時(shí)的縱向沖動(dòng)性，提高了乘坐舒適度。此外，該緩沖裝置中增加了鐵道客車未使用過的壓潰吸能裝置，當(dāng)發(fā)生意外撞擊時(shí)，其壓潰裝置能夠吸收一部分碰撞能量，可以對(duì)車體鋼結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行一定的保護(hù)。

在中國鐵路總公司的標(biāo)準(zhǔn)性技術(shù)文件TJ/JW033-2014《交流傳動(dòng)機(jī)車車鉤緩沖裝置暫行技術(shù)條件》中，其6.2.4.18條規(guī)定“在緩沖器和壓饋管的正常行程范圍內(nèi)，車鉤鉤肩與沖擊座不應(yīng)接觸，縱向最小距離應(yīng)超出緩沖器和壓潰管等吸能裝置行程總和3mm（沖擊座本體可變形者，可把沖擊座變形量計(jì)入）”。因此機(jī)車的沖擊座結(jié)構(gòu)可以有兩種不同的結(jié)構(gòu)：

a壓潰裝置工作完畢后，沖擊座發(fā)生形變；

b壓潰裝置與沖擊座同時(shí)形變。

而HXD3D機(jī)車本著優(yōu)先保護(hù)車體鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，采用了前者結(jié)構(gòu)。當(dāng)發(fā)生意外碰撞后，能量傳遞途徑為：緩沖器壓縮-壓潰裝置工作-沖擊座變形-車體鋼結(jié)構(gòu)，因此如沖擊座未產(chǎn)生變形，可不對(duì)車體鋼結(jié)構(gòu)做探傷檢查，簡(jiǎn)化了檢修過程。

磨耗嚴(yán)重故障原因分析

HXD3D型電力機(jī)車的牽引緩沖裝置，發(fā)生磨耗故障的機(jī)車出現(xiàn)比較集中，主要在蘭州鐵路局、西安鐵路局、沈陽鐵路局出現(xiàn)，具體表現(xiàn)為：

機(jī)車牽引緩沖裝置中的前從板與鉤尾框接觸面間的磨耗速度大大超過設(shè)計(jì)預(yù)期，磨損嚴(yán)重，依照相關(guān)規(guī)定，當(dāng)前從板磨耗超過6mm時(shí)，或鉤尾框厚度磨耗超過3mm時(shí)，禁止使用。

當(dāng)車鉤承受縱向壓力的時(shí)候，力的傳遞為：車鉤—前從板—緩沖器，因此隨著緩沖器的壓縮和還原，前從板在鉤尾框內(nèi)前后移動(dòng)。而由于鉤尾框上浮，其內(nèi)側(cè)上表面將向上頂動(dòng)前從板下表面，造成前從板與鉤尾框之間壓力增大，進(jìn)而造成摩擦力增大。同時(shí)，HXD3D機(jī)車所采用的KC15緩沖器初壓力較小，僅為15～30KN，遠(yuǎn)小于以往使用的MT-3緩沖器（初壓力200KN），因此在列車運(yùn)行中，較小的縱向力就會(huì)產(chǎn)生較大的壓縮行程。在調(diào)研中我們也發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)問題的機(jī)車多運(yùn)用于多曲線與多坡道的牽引區(qū)間，頻繁的加減速導(dǎo)致機(jī)車與其牽引的車輛之間的縱向力不斷變化，從而使得前從板與鉤尾框之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)頻率加劇，最終造成二者磨損嚴(yán)重。

改進(jìn)措施

從前述分析中可以看出，減小車鉤的自重轉(zhuǎn)矩，改善車鉤受力方式，抑制鉤尾框上浮，是減小甚至消除故障的根本途徑。

a改變車鉤吊掛位置

車鉤產(chǎn)生低頭轉(zhuǎn)矩的主要原因是重心相對(duì)于吊掛點(diǎn)比較靠前。因此，需改變機(jī)車沖擊座的形式，將車鉤擺塊支點(diǎn)前移，以改善車鉤受力狀況。在原有沖擊座上加焊兩個(gè)吊座，將車鉤吊桿位置向前移了約88mm，改造后鉤肩與沖擊座的名義間隙L1為78mm，符合TB/T493-2004中的75mm+7/-2的規(guī)定。改造后的車鉤吊桿的位置將于現(xiàn)有25K型客車相當(dāng)，可以較好地改善車鉤低頭問題，與此同時(shí)依舊保證了鉤肩至沖擊座尺寸L2為133mm，保留了機(jī)車原有設(shè)計(jì)的壓潰吸能作用。

b增焊防跳板塊

在新的《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》中對(duì)連掛車輛車鉤中心線高度差的規(guī)定為≤75mm。新車車鉤高度為880±10mm，在取下差和考慮輪緣磨耗（50mm），當(dāng)客車端高度為890mm時(shí)，兩車高度差為890-（870-50）=70mm，即不進(jìn)行車鉤高度調(diào)整時(shí)同樣可以保證在許可范圍內(nèi)。

結(jié)束語

通過對(duì)HXD3D型機(jī)車牽引緩沖裝置故障的認(rèn)真調(diào)研和分析，提出了解決此類問題的相關(guān)措施和改進(jìn)方案。該方案實(shí)施后，將有效地減小前從板與鉤尾框的磨損速度，降低了機(jī)務(wù)段的檢修更換工作量，確保了機(jī)車的安全運(yùn)行和使用效率，目前，該方案正在各個(gè)鐵路局機(jī)務(wù)段開展改造工作。

參考：

［1］HXD3D型交流傳動(dòng)客運(yùn)電力機(jī)車［M］.北京：中國鐵道出版社，2012

［2］中國鐵路總公司.交流傳動(dòng)機(jī)車車鉤緩沖裝置暫行技術(shù)條件［Z］.2014

［3］中華人民共和國鐵道部.鐵路技術(shù)管理規(guī)程［M］.北京：中國鐵道出版社，2014

［4］TB/T493-2004鐵道車輛鉤緩裝置組裝技術(shù)條件［S］

韓鵬飛（1976—），男，遼寧大連人，高級(jí)工程師。