淺析橫跨梁故障原因及危害

(中鐵三局運輸工程分公司 山西 晉中 030600)

前言

空重車自動調整裝置主要依據車輛載重變化來調整車輛制動力，在制動時需要對車輛的載重情況進行測量。車輛在載重發生變化后，其枕簧以上的部分相對于軌面將產生垂向位移，而枕簧以下部分相對于軌面的位置保持不變，因此在簧下部分安裝一橫跨梁，通過測量車體與橫跨梁間的相對位移，即可知道車輛載重情況。

橫跨梁是車輛空重車自動調整裝置的重要部件之一，是用5號槽鋼壓制而成，安裝在轉向架側架內側制動梁上方靠近搖枕并與其平行的位置，橫跨梁兩端支承在轉向架側架上的橫跨梁托上，其間設有磨耗墊板。磨耗墊板及橫跨梁托上有長形孔而橫跨梁端頭上為圓形孔，定位螺栓穿過這些孔起定位作用。定位螺栓的槽形螺母并不緊固，留有3～5mm間隙，用開口銷鎖定，因此橫跨梁支撐在側架上可左右移動。橫跨梁上設有安全吊鏈，橫跨梁中間的觸板起支承抑制盤的作用，當車輛載重時抑制盤觸頭與橫跨梁接觸后抑制盤和橫跨梁的相對高度不變，作為載重時測重的基準，用來和傳感閥接觸用來感知貨物重量的，這樣就可以達到無極空重車調整的目的。

隨著朔黃鐵路運輸的高速發展，貨車車輛在高速、重載的運行情況下，致使在貨車車輛在運行中常有橫跨梁故障的發生，在一定程度上影響了運輸安全生產，存在著嚴重的安全隱患。在現場檢修過程中發現了一些橫跨梁彎曲變形、橫跨梁折損、橫跨梁螺栓螺母丟失等故障，通過整理統計分析故障原因，并探究列檢對橫跨梁檢查的防范措施。

一、橫跨梁故障原因分析

我們從焊修工藝、鑄造缺陷、運行環境、翻車作業等方面進行剖析：

1、上拉桿與橫跨梁發生配件干涉

通過對橫跨梁彎曲部位的外觀和位置分析，發現橫跨梁彎曲變形多發生在上拉桿通過的地方，彎曲處有明顯摩擦、撞擊并有凹下去的痕跡，結合C80型鋁車結構特點分析，由于C80型鋁車的制動裝置在車體上端，上拉桿與搖枕、橫跨梁距離較近，制動過程中，固定在車體上的杠桿帶動上拉桿向斜下方的方向運動，導致上拉桿不再處于水平位置，上拉桿桿頭與橫跨梁接觸，形成卡滯現象，上拉桿桿頭拉動橫跨梁縱向位移，橫跨梁受到強烈沖擊，當材質所受應力超過了材質的屈服極限時就會發生彎曲變形，最終造成橫跨梁彎曲處受力彎曲變形，制動、緩解過程中反復撞擊將導致橫跨梁斷裂。而變形往往也是產生裂紋和折損的先導，在車輛運行過程中，部件承受著交變振動，加速了裂紋源的出現，加之橫跨梁彎曲變形后應力受力狀態隨之發生變化，使應力急劇上升，裂紋不斷擴增因而造成裂紋和折損。

2、翻車機作業造成橫跨梁材質損壞

車輛在港口進行翻車作業時，如遇C64K型貨車上拉桿脫槽現象，在翻轉過程中，上拉桿將以其自重落下，造成與橫跨梁磕碰等，嚴重者導致橫跨梁發生嚴重彎曲變形等，屬不正常運用而造成的。

3、橫跨梁檢修工藝不符合要求

整車落車作業時，檢修人員未嚴格按照落成工藝要求作業，導致橫跨梁基準板與觸頭不正位，在車輛運行過程中，由于振動和交變載荷作用下以及超偏載情況下使得觸頭與基準板偏離；橫跨梁螺栓螺母丟失故障也是檢修人員漏裝開口銷進行鎖定或者開口銷折斷導致橫跨梁螺栓螺母在車輛運行過程中由于車輛振動和交變載荷的作用下丟失；而橫跨梁螺栓緊固異型故障是檢修人員錯裝定位螺栓和槽形螺母造成的。

4、橫跨梁焊接質量不符合要求

從折損的橫跨梁故障可以看出，折損部位發生在基準板與桿體的焊縫附近，由磨損程度和裂紋擴展過程分析來看，折損部位為疲勞裂紋導致的，而應力集中是產生疲勞裂紋的最主要原因，橫跨梁在焊接過程中焊縫及焊接熱影響區容易出現貝氏體、馬氏體等淬硬組織，導致焊縫的韌性降低，焊縫收縮受到周圍冷金屬的牽制作用，所以在焊縫內必然存在殘余焊接應力。由于焊縫處塑性和韌性較差，又有較大的焊接應力，并且還有應力集中現象，因此很容易產生裂紋。

5、橫跨梁碾壓質量不符合要求

橫跨梁在碾壓之后內部或表面存在一些缺陷是必然的，如氣孔、夾渣和縮松等，此缺陷可以看成是宏觀裂紋，宏觀裂紋的大小隨碾壓缺陷的狀態而定；由于宏觀裂紋的存在，造成了受力截面應力分布不均勻，使得裂紋尖端的應力增大，在碾壓缺陷部位形成應力集中現象。缺陷越大，應力集中現象也越嚴重，從而在較低載荷的情況下就能造成裂紋的擴展。

二、橫跨梁故障的危害

空重車自動調整裝置是保證車輛制動力能否合理分配以及在空重車不同狀態下是否具有與之相適應的制動力的關鍵。橫跨梁直接影響空重車調整裝置穩定地、準確地分配車輛制動力，列車中制動力分配的合理與否直接關系到車輛的運行品質，如果橫跨梁發生故障，將導致空重車調整裝置測重不準確，列車中制動力分配不合理，當列車在施行制動時，如果制動力過強，容易將閘瓦與車輛抱死，使列車在鋼軌上滑行而擦傷車輪踏面；制動力過小，導致制動距離延長，容易引起列車冒進等事故，危及行車安全。隨著重載列車編組輛數的提高，尤其是兩萬噸鐵路貨車的開行以及列車運行速度的不斷提高，這一問題將更加突出。

三、預防橫跨梁故障發生的防范措施

1、對上拉桿結構進行改造，鑒于上拉桿在車輛運行過程中與橫跨梁摩擦別勁的實際，為避免上拉桿拉桿頭與橫跨梁發生配件干涉，建議對上拉桿拉桿頭進行改造，由面接觸改造成圓弧過渡接觸或者延長上拉桿桿頭，避免上拉桿桿頭與橫跨梁發生配件干涉，消除安全隱患。

2、杜絕裝卸站翻車機野蠻作業，加強愛車培訓教育。

3、建議聯系橫跨梁制造廠家嚴格落實橫跨梁制造、檢修工藝要求。整車落成發生橫跨梁不符合工藝要求時，及時進行返工處理。在碾壓、煨彎、鉆孔、焊接過程中嚴格按照工藝要求進行作業，保證質量符合運用要求。

4、建議對橫跨梁配件進行集中更換。由于橫跨梁配件無壽命管理要求，且屬于段制品，建議在生產橫跨梁時涂打制造日期，便于掌握配件使用時間，同時在車輛檢修作業過程中對使用年限較長的橫跨梁進行集中更換。運用中發現橫跨梁變形故障時，及時更換新品。

5、段修時加強焊修工藝：①焊前要預熱,進行局部或全部加熱至250-300℃，預熱要均勻，可以有效地減少和消除因焊修熱影響區的激熱所造成的局部應力集中及焊后的變形；②焊后要正火處理，可以有效地減少和消除焊件內應力，恢復焊件基體金屬組織及機械性能。

6、列檢加強人機結合檢修作業質量互控，對于發現的橫跨梁故障，要及時進行修理，當現場無法處理時，須聯系扣修。

【參考文獻】

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