軸箱彈簧防震橡膠變形超限故障分析及處理

許大亮 趙琦

【摘? 要】CRH2A統(tǒng)型動(dòng)車組軸箱彈簧是動(dòng)車組一系懸掛重要組成部分，對(duì)車輛安全行駛至關(guān)重要，動(dòng)車組高級(jí)修時(shí)防震橡膠變形故障多次發(fā)生，嚴(yán)重影響生產(chǎn)周期。為便于后期及時(shí)預(yù)防及處理該類型故障，現(xiàn)對(duì)軸箱彈簧防震橡膠變形超限故障進(jìn)行分析并提出應(yīng)對(duì)措施。

【關(guān)鍵詞】CRH2A統(tǒng)動(dòng)車組;防震橡膠;故障;高級(jí)修

1.故障描述

CRH2A統(tǒng)動(dòng)車組防震橡膠高級(jí)修時(shí)須對(duì)防震橡膠進(jìn)行剛度檢測(cè)，檢查要求為：δ（49.05kN）-δ（0.98kN）=（2.45±0.74）mm;防震橡膠在加載 49.05kN 狀態(tài)下，橡膠表面縱向（即厚度方向）不許出現(xiàn)貫穿性裂紋，且橡膠各表面龜裂裂紋深度不大于 1mm，寬度不大于 1mm。目前存在檢測(cè)時(shí)防震橡膠合格，落成組裝后因構(gòu)架組掛、軸簧施壓導(dǎo)致橡膠側(cè)面膨脹變形超限，因此須進(jìn)行返工，原返工方案需將構(gòu)架起吊，輪對(duì)構(gòu)架分解，造成多處緊固件（必?fù)Q件、偶換件）浪費(fèi)及磕碰風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)根據(jù)CRH2A統(tǒng)動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)及特征提出探究單邊抬構(gòu)架措施，減少返工耗時(shí)，及時(shí)有效完成故障橡膠的更換。

2.CRH2A統(tǒng)動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)及特征

CRH2A統(tǒng)動(dòng)車組動(dòng)車組采用4M4T編組形式，動(dòng)車和拖車分別裝用動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架。動(dòng)車轉(zhuǎn)向架主要由驅(qū)動(dòng)輪對(duì)、軸箱、一系懸掛、二系懸掛、驅(qū)動(dòng)裝置和基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等七部分組成，拖車轉(zhuǎn)向架主要由輪對(duì)、軸箱、一系懸掛、構(gòu)架、二系懸掛和基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等六部分組成，其特點(diǎn)是輕量、小型、簡(jiǎn)潔結(jié)構(gòu)、無(wú)搖枕H形構(gòu)架。輪對(duì)部分車輪采用小輪徑（Φ860mm）的車輪，車軸內(nèi)孔采用（Φ60mm）的空心軸，以達(dá)到減少簧下重量目的。軸箱采用轉(zhuǎn)臂式定位，轉(zhuǎn)臂與軸箱鑄造成一體，軸箱彈簧采用雙圈鋼圓簧，聯(lián)軸節(jié)采用撓性浮動(dòng)齒式，傳遞電機(jī)同齒輪箱間的動(dòng)力。

3.轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)特征

3.1結(jié)構(gòu)及特征

動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架由側(cè)梁、橫梁，縱向連接梁、空氣彈簧支撐梁及其他焊接附件組成。動(dòng)車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和拖車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架主結(jié)構(gòu)相似，不同之處主要是動(dòng)車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架設(shè)有電機(jī)吊座和齒輪箱吊座，拖車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架設(shè)有軸盤制動(dòng)吊座。

構(gòu)架可承受和傳遞各種載荷，主要包括垂向力和縱向力。側(cè)梁為箱型斷面，內(nèi)部設(shè)置加強(qiáng)筋板，可提高承載測(cè)量承載剛度;橫梁為耐候鋼無(wú)縫鋼管型材，其上部設(shè)置吊座。

3.2疲勞強(qiáng)度

經(jīng)過(guò)PRO/E對(duì)CRH2A型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架建模及有限元ANSYS進(jìn)行軟件分析，計(jì)算出在相關(guān)載荷下（超常載荷、運(yùn)營(yíng)載荷、附加載荷）構(gòu)架強(qiáng)度。在動(dòng)載荷下由超高降低時(shí)轉(zhuǎn)向架的對(duì)角車輪位置上使其產(chǎn)生相對(duì)水平位移可達(dá)10-15mm，經(jīng)核定天車在起吊構(gòu)架一側(cè)時(shí)高度小于15mm，符合要求。

4.解決措施

4.1故障件更換

①將故障轉(zhuǎn)向架推送至轉(zhuǎn)向架落成工位后，剪出輪對(duì)提吊和垂向減震器防松鐵絲，拆除提吊及減震器部件。②拆除該位定位節(jié)點(diǎn)特殊螺栓，并對(duì)拆卸的螺栓及碟簧座進(jìn)行檢查。③通過(guò)天車起吊轉(zhuǎn)向架一位（故障橡膠側(cè)），至可更換防震橡膠高度同時(shí)觀察聯(lián)軸節(jié)狀態(tài)保證吊起過(guò)程中撓性浮動(dòng)聯(lián)軸節(jié)可左右移動(dòng)，隨后旋轉(zhuǎn)軸箱轉(zhuǎn)臂至適宜高度。④使用液壓工裝對(duì)軸箱彈簧組成進(jìn)行提升，達(dá)到與防震橡膠分離的狀態(tài)，確認(rèn)完全分離后對(duì)防震橡膠進(jìn)行更換。⑤根據(jù)轉(zhuǎn)向架落成組裝要求將備用防震橡膠放置調(diào)整墊上方并按圖中檢查防震橡膠安裝狀態(tài)，確保防震橡膠生產(chǎn)廠家及日期標(biāo)識(shí)部位朝向外側(cè)（便于觀察部位），防震橡膠安裝無(wú)錯(cuò)位。

4.2組裝恢復(fù)

①通過(guò)調(diào)整構(gòu)架、輪對(duì)組裝組成、支撐工裝位置來(lái)滿足該部位組裝要求，保證軸箱體上的定位節(jié)點(diǎn)錐形塊準(zhǔn)確的嵌入構(gòu)架定位臂 U 型槽位置。

②使用厚度0.3～0.5mm 的薄墊片預(yù)放置在彈性節(jié)點(diǎn)內(nèi)表面和構(gòu)架 T 型槽內(nèi)側(cè)間隙位置，螺栓緊固后拔出該墊片，同時(shí)確保該兩側(cè)縫隙寬度一致，可透光，間隙內(nèi)能夠插入塞尺。

③重新對(duì)垂向減震器和輪對(duì)提吊進(jìn)行重新組裝，并按照扭力要求進(jìn)行復(fù)核。

④將故障轉(zhuǎn)向架推至尺寸調(diào)整臺(tái)位，操作舉升設(shè)備，當(dāng)升柱、測(cè)量平臺(tái)上升、上升至既定位置時(shí)，并拆除止輪器。

⑤測(cè)量構(gòu)架與輪對(duì)間隙，使用測(cè)量尺測(cè)量構(gòu)架與輪對(duì)位置尺寸并記錄，間隙尺寸當(dāng)滿足mm，且同一輪對(duì)兩側(cè)之差≤1mm 為合格。當(dāng)間隙尺寸不滿足要求，或尺寸之差超差時(shí)，使用構(gòu)架與輪對(duì)距離調(diào)整工裝調(diào)整輪對(duì)和構(gòu)架位置，保證橫向間距mm情況下，緊固定位節(jié)點(diǎn)螺栓M16×100，并完成防松鐵絲的捆扎。

⑥測(cè)量轉(zhuǎn)向架對(duì)角線，調(diào)整劃線基準(zhǔn)設(shè)備至同一水平高度，使用工裝標(biāo)記基準(zhǔn)線（在車輪位置劃同一高度橫向水平線），隨后在每個(gè)車輪滾動(dòng)圓距車輪內(nèi)側(cè)面70mm位置處劃一條縱向線，在兩條刻線交叉部位用鐵錘和沖子刻打一樣沖眼，該樣沖眼為對(duì)角線測(cè)量點(diǎn)。將劃線后的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)至上部高點(diǎn)確保沖眼處于正中位置，使用轉(zhuǎn)向架對(duì)角線測(cè)試工裝進(jìn)行對(duì)角線測(cè)量并記錄。測(cè)量值需滿2900mm～2920mm之間，兩數(shù)據(jù)之差≤1mm。 若滿足上述要求，將構(gòu)架吊起后重新進(jìn)行落成組裝作業(yè)。

4.3試驗(yàn)測(cè)試

故障轉(zhuǎn)向架組裝完成后進(jìn)行靜載試驗(yàn)檢測(cè) ，操作靜載試驗(yàn)臺(tái)對(duì)轉(zhuǎn)向架兩側(cè)空氣彈簧進(jìn)行空車-滿車加載，反復(fù)加載5次。動(dòng)車單側(cè)空車載荷82kN，拖車單側(cè)空車載荷77kN，單側(cè)滿車載荷均取110kN。

①用間隙測(cè)量工裝檢測(cè)軸箱彈簧下夾板外圓（φ 261）處于軸箱后蓋的間隙，要求間隙不小于 3.5mm。

②用直板尺測(cè)量軸箱與構(gòu)架基準(zhǔn)面的尺寸，尺寸范圍執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，且同一轉(zhuǎn)向架四角尺寸之差不超過(guò) 2mm。如尺寸不符合要求，操作液壓工裝，通過(guò)在軸箱彈簧下增加（或減少）調(diào)整墊進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整墊的總厚度最大不超過(guò)21mm，加調(diào)整墊遵循上薄下厚原則，加墊調(diào)整時(shí)用專用的液壓調(diào)整工裝進(jìn)行調(diào)整。確認(rèn)軸箱彈簧防震橡膠外觀狀態(tài)，出現(xiàn)任一以下現(xiàn)象時(shí)更換：a.單個(gè)防震橡膠圓周各位置厚度厚度差異大于 2mm 時(shí);b.單個(gè)防震橡膠圓周各位置鼓起狀態(tài)不一致，出現(xiàn)局部鼓包或部分故障狀態(tài)與其他部位相比異常;c.防震橡膠金屬護(hù)板邊緣部分出現(xiàn)局部突起;d.防震橡膠表面裂紋、破損、龜裂等厚度方向貫穿，其他方向深度大于 1mm 且寬度大于 1mm;確認(rèn)軸箱彈簧墊片上薄下厚，如軸箱彈簧墊片有縫隙，確縫隙內(nèi)無(wú)異物，軸箱彈簧墊片不透光。

③進(jìn)行軸距尺寸的自動(dòng)檢測(cè)，在電腦中觀察軸距滿足（2500±1.5）mm ，兩側(cè)距離之差≤1mm。

5.后期預(yù)防

5.1優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)

制定更為嚴(yán)格的檢修標(biāo)準(zhǔn)，防震橡膠在剛度檢測(cè)時(shí)，在49.05kN 加載狀態(tài)下，橡膠表面縱向（即厚度方向）不許出現(xiàn)貫穿性裂紋，且橡膠各表面龜裂裂紋深度不大于 1mm，寬度不大于 1mm，同時(shí)密切觀察橡膠側(cè)面部位不允許膨出至上下板垂直位置。

5.2質(zhì)量控制

質(zhì)量管理部門針對(duì)故障情況制定措施，嚴(yán)防故障防震橡膠流入下工序，中小件組檢修檢測(cè)，落成組裝前查看核定，確保完成質(zhì)量卡控，同時(shí)對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行加強(qiáng)培訓(xùn)，嚴(yán)格執(zhí)行三檢制，預(yù)防錯(cuò)裝、漏裝、誤裝發(fā)生。

6.結(jié)束語(yǔ)

文章提出了CRH2A統(tǒng)動(dòng)車組防震橡膠故障發(fā)生類型及特點(diǎn)，并結(jié)合工裝設(shè)備配置情況，對(duì)故障處理措施進(jìn)行了重點(diǎn)闡述，為后續(xù)故障預(yù)防和處理提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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