25T型客車異常振動故障分析探討

姜智遠 呂松江

摘要：對客車發生的間歇性異常振動故障進行了分析與排查，確定油壓減振器失效是導致車輛異常振動的原因，通過對油壓減振器的拆解與試驗驗證，確定了導致油壓減振器失效的主要原因，為消除車輛間歇性異常振動故障提供了解決措施，并對確保油壓減振器檢修質量提出了建議。

Abstract： The abnormal vibration occurrence on Passenger car， and by analysis and investigation the oil damper failure is the cause of the abnormal vibration of the vehicle， by dismantling and experimental verification of the hydraulic damper， an oil leading to determine mainly due to pressure shock failure， abnormal vibration to eliminate intermittent fault vehicle provides solutions， and ensure the quality of oil damper overhaul proposals.

關鍵詞：PW-220K轉向架;振動;油壓減振器;鎖固膠

Key words： PW-220K bogie;vibration;oil damper;lock plastic

中圖分類號：U279.33? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）23-0143-02

1? 車輛異常振動故障概述

某公司研發的25T型客車裝用PW-220K型轉向架，已在國內各主要鐵路集團普遍配屬運行，車輛運行速度主要集中在140～160km/h之間。某運用單位反映，檢修后的一輛車在線運行過程中出現較為明顯的間歇性異常振動現象，對車輛的乘坐舒適性造成影響，并對車輛的安全運行構成潛在威脅。上述間歇性異常振動情況在裝用PW-220K型轉向架的客車上為首次出現，車輛異常振動發生后，該列車限速100km/h運行，限速運行后車輛運行狀態恢復正常，至車輛到站點停車過程中，異常振動現象未再發生。

2? 振動故障原因分析

周興建[1]分析了25T型軟臥車裝用CW-200K型轉向架振動異常問題，但PW-220K型轉向架近些年才批量裝車，車輛出現的異常振動形式主要是高速狀態下的間歇性振動，發生故障及相關研究較少，該型轉向架設計結構也存在特殊性，如：采用“Z”型雙牽引拉桿牽引、裝有抗側滾扭桿、配裝相對較多的油壓減振器等。

車輛運用檢修信息顯示，該車1位轉向架剛完成鏇輪，該列車TPDS監測數據、TADS監測數據、TVDS圖片進行調查均正常，列車車載檢測設備記錄的構架橫向低頻直方圖與構架橫向低頻統計曲線圖，120～160km/h時該車相對于其他車輛存在較大的差異。同時，車輛隨車機械師反饋，該車在車輛會車時振動尤為明顯。基于車輛所表現出的故障形式，可以將重點排查對象進一步縮小為輪對與對車輛高速狀態下振動抑制功能的懸掛部件上，如：抗側滾扭桿、油壓減振器等。

進一步排查，除了油壓減振器外，其它部件及尺寸經檢測均符合標準要求，但車輛本次運行前后數據對比可見，車輪存在過快磨耗的趨勢。對該車裝用的18支油壓減振器外觀檢查，狀態良好。經試驗臺性能試驗，其中有16支油壓減振器示功圖不合格，僅1支一系垂向油壓減振器與1支二系垂向油壓減振器示功圖合格。對各減振器進行了拆解分析，異常的油壓減振器均不同程度的存在底閥組成斷裂、各閥孔位調整螺釘松動或脫落的情況，其余零件無異常。試驗合格的油壓減振器經拆解后，各零部件狀態無異常，各閥狀態良好。

結合車輛除本次故障外長期穩定運行與排查結果，初步推斷：

①油壓減振器失效是引起車輛高速運行時異常振動故障的主要原因。對油壓減振器的拆解結果可見，底閥組成斷裂、各閥孔位調整螺釘松動或脫落的情況，造成油壓減振器徹底失去衰減或抑制車輛運行中各種形式振動的功能，車輛高速運行時，振動加劇而無法衰減，造成列車高速運行過程中出現異常振動的現象。

②車輛1位轉向架剛完成鏇輪，運行后對比發現存在過快磨耗的情況，車輪的過快磨耗是由于車輛的蛇形運動無法得到抑制，輪與軌道間摩擦增加導致，這與黃先富[2]的研究成果相一致。同時車輛在高速會車時的外部擾動造成車輛晃動，并進一步形成較為明顯間歇性振動，而抗蛇形減振器對車輛高速狀態下，外部擾動形成的車輛晃動有較強抑制作用，因此抗蛇形減振器的失效，是導致車輛間歇性振動與車輪過快磨耗的主要原因。

③前期車輛1位轉向架輪對存在缺陷，因此進行了鏇輪，油壓減振器由于外觀狀態良好，未進行檢測或更換，而車輪存在缺陷會造成車輛振動加劇，同時油壓減振器檢修質量不過關，兩因素綜合作用下加速了油壓減振器的失效。抗蛇形減振器全部失效，其它部位的減振器部分失效，結合車輛異常間歇性振動的故障形式及車輛各部位配裝的油壓減振器功能，可以推斷車輛除抗蛇形減振器以外其余位置的減振器故障，是受抗蛇形減振器失效造成車輛高速狀態下異常振動的影響，逐步出現失效的現象。

基于以上分析結果，將全車油壓減振器更換，車輛組裝恢復后上線試運行，間歇性異常振動現象消失。

3? 油壓減振器故障原因分析

該車油壓減振器分解檢修后裝車，車輛自廠修后僅運行19萬km，未達到油壓減振器再次分解檢修周期。為確定油壓減振器失效的原因，對故障減振器存在的失效項點組織進行了試驗驗證與分析。

3.1 油壓減振器功能失效的原因

從減振器的拆解情況來看，減振器失效的現象有2 個：一是調整螺釘松動，發生了錯位，均向內旋轉，造成油壓減振器的阻尼力變大;二是底閥組成處單向閥螺母松脫或斷裂，造成油壓減振器失效，阻尼力喪失。

對上述現象進行分析，底閥組成處的單向閥松脫或斷裂，是因為活塞組成和底閥組成處的調整螺釘松動造成。單向閥在油壓減振器中起到開關的作用，在工作過程中頻繁的開啟和關閉，循環往復：在減振器壓縮過程中，單向閥關閉，保持油壓減振器內部的壓力穩定，油液經過底閥處設有的3個閥孔，從壓力缸流向儲油缸;在減振器拉伸過程中，單向閥打開，油液從儲油缸通過單向閥孔流回到壓力缸內。當各閥處的調整螺釘發生松動，同步往里旋轉，必將導致油壓減振器阻尼力增加，單向閥受到的沖擊也增加，在活塞組成與底閥組成的結構中，單向閥屬于可靠性最薄弱的部件，頻繁的沖擊加上阻尼力的增大，造成了單向閥松脫或者斷裂。

3.2 失效零部件狀態分析

油壓減振器分解過程中，對調整螺釘松動的活塞總成與底閥總成進行拆解時，調整螺釘拆卸較輕松，即防松效果不理想。調整螺釘拆解后，調整螺釘的螺紋表面能看到微量固化的螺紋鎖固膠，活塞組成及底閥組成的螺紋孔內也幾乎無螺紋緊固膠，如圖1（左）所示。

油壓減振器未松動的活塞總成和底閥總成拆解時，正常的拆解工具無法將調整螺釘分解。對調整螺釘采取火焰烘烤，加熱溫度按照不超過200℃控制，烘烤后調整螺釘可以通過拆解工具分解，拆解后可見螺紋連接部位充滿固化的鎖固膠，如圖1（右）所示。

3.3 原因分析

該型轉向架故障油壓減振器已廣泛裝車運用，經長期運用檢驗結構成熟可靠，該故障形式為首次出現，且該批油壓減振器為某公司新增供應商首次承修，對該型油壓減振器檢修技術質量的把控存在不足，因此可以確定油壓減振器檢修質量不合格是導致本次故障的主要原因。

通過對故障油壓減振器拆解，可以確定油壓減振器的失效是由于底閥組成斷裂、各閥孔位調整螺釘松動或脫落，造成油壓減振器阻尼特性異常或阻尼力喪失。經過對故障油壓減振器不同狀態下調整螺釘拆解后狀態的對比可見，調整螺釘螺紋鎖固膠未涂打或涂打量不足，導致調整螺釘無法長期穩定承受較大的外部交變載荷，而故障車輛長期處于高速運行，振動頻率高，對油壓減振器長期施加較大的交變載荷，因此最終導致各閥孔位調整螺釘松動或脫落、底閥組成斷裂。

4? 改進措施

為了解決油壓減振器故障，滿足車輛安全運行的要求，對與故障油壓減振器同批次的所用檢修油壓減振器進行更換，并通過試驗對調整螺釘螺紋鎖固膠涂打工藝及涂膠量進行了優化。

通過試驗驗證，不同的螺紋鎖固膠涂打工藝方法與涂膠量，對調整螺釘鎖固膠的緊固效果有較大的影響，在保證鎖固膠充滿螺紋間隙的條件下，滿涂鎖固膠與涂一道、兩道或局部涂膠相比，結合強度高出30%以上。對按照新工藝組裝的抗蛇形油壓減振器進行型式試驗，試驗完成后減振器外觀狀態良好，拆解后檢查各部件，尤其是活塞組成、底閥組成處調整螺釘安裝狀態滿足標準要求，調整螺釘拆解后可見螺紋連接部位充滿固化的鎖固膠。基于試驗結果，確定調整螺釘螺紋鎖固膠涂打采取滿涂的工藝，螺紋鎖固膠充滿螺紋間隙，安裝完成后擦除螺紋嚙合擠出的鎖固膠，并靜置12小時保證鎖固膠固化。

5? 結束語

通過對車輛間歇性振動故障的分析可知，抗蛇形減振器失效對車輛高速狀態下動力學性能有較大的影響，并會直接導致車輛其它關聯部件的破壞。為了避免類似故障再次發生，對油壓減振器的檢修與運用提出以下改進措施：①檢修管理方面。油壓減振器檢修須具備相應資質，因此對檢修企業資質審查時，須完全具備油壓減振器檢修的能力，并對其檢修生產過程的穩定性進行有效監控，確保油壓減振器檢修質量可靠穩定。②技術標準方面。加強對油壓減振器檢修技術的研究，結合車輛的運行條件制定相適應的油壓減振器檢修方案，同時構建適合于當前油壓減振器應用條件的檢修標準體系，并穩定執行。③檢修生產方面。強化油壓減振器檢修生產過程的管控，確保油壓減振器檢修、裝配及試驗等各環節都能夠按照檢修方案執行到位，并對生產過程的重點環節設計管控與驗證的控制措施。④產品運用方面。對車輛運行的線路、環境、營運條件進行收集，并對有特殊運行條件的車輛，提高油壓減振器的檢修要求，確保車輛與實際運行條件相適應。同時，對運用中的油壓減振器，加強對運用狀態的監控。

參考文獻：

[1]周興建.25T型軟臥車振動異常問題探討[J].鐵道車輛，2010，48（3）：37-39.

[2]黃先富，門永林，祝航.地鐵一系垂向減振器失效故障分析[J].鐵道車輛，2019，57（5）：34-36.

[3]嚴雋耄，付茂海.車輛工程[M].中國鐵道出版社，2008.