既有铁路列车转向架关键部件故障研究

◇南京铁道职业技术学院 吴诗雨 周 培 丁润琪 李子晨 陈 凯

本文通过搜集现有资料，对25G型客车中的209P型转向架关键部件进行了分析研究，发现了如轴箱弹簧断裂、安全吊装结构断裂及丢失、车轮故障诸如此类会影响行车安全的关键部位故障，并且找出故障发生的主要原因，针对各故障原因提出了实际可行的检修方法及改善措施。

在如今快速的经济发展下，铁路客运运输经历了无数次调图调速，旅客列车提速后对客车的质量要求愈加严格，在提速区段运行的25G型客车的平均运行速度也有了一定的提高。以往转向架的设计结构和检修标准已经很难适应长时间120km/h速度运行的要求，车辆运行中出现的故障越来越多，针对这种情况，在车辆的日常运用维护及检修作业过程中采取相应的措施，减少故障发生，为旅客列车运行安全提供了保障。为此，对209P型转向架的轴箱弹簧、摇枕安全吊装结构、车轮等易发生故障的关键部位进行了原因分析并且得出相应的改善措施。

1 转向架的常见故障与分析

我国客运使用的主型转向架为209P型，主要服务于国内140km/h的铁路干线，适用于25B、25G型客车以及其他部分特殊车型，其具有运营成本低、结构简单、运行性能优良稳定、易于维护等优点。转向架的常见故障主要存在车架和转向架连接装置、构架、轴箱弹簧、安全吊及座和车轮处。

1.1 车架和转向架连接装置

由于中心销承载过量的牵引力和垂直载荷，会导致出现裂纹、磨耗等问题，若应力集中处经常产生裂纹，则会严重影响行车安全；转向架能够相对于车架进行转动是靠着中心销的关节轴承，关节轴承受长期摩擦是其磨动面磨耗的主要原因。旁承存在两种迥然有别的结构形式。一种是橡胶减震平面摩擦式，这种旁承存在摩擦板磨耗和橡胶减震弹簧弹性衰弱等一些损耗问题；另一种是09-32圆簧弹簧式，这种旁承会有摩擦板磨耗、圆形弹簧出现裂纹、液压减振器失效等一系列现象。

1.2 转向架构架

转向架构架常采用焊接构架，但由于焊接技术、结构设计、运用等方面存在一定不足，致使弯角处、吊座耳孔处以及焊缝等位置出现集中应力情况，导致往复动载荷的长时间作用下出现裂纹。构架上的制动梁吊座耳孔和侧梁导槽的接触面会存在程度不同的磨耗；而构架产生裂纹的原因主要有应力集中、焊接缺陷、以及焊接处理工艺不当等。

1.3 轴箱弹簧

209P型转向架轴箱弹簧为圆柱螺旋弹簧式，材质为60Si2Mn。如图1所示，分析轴箱弹簧断裂的位置，得知此处断裂是从弹簧与支撑圈的接触部位开始的，弹簧的第一有效圈会出现疲劳裂纹，如果在交变载荷的继续作用下会愈加严重。

图1 轴箱弹簧断裂位置及断裂源点

1.4 摇枕安全吊装

在详细分析了该转向架安全吊座断裂情况后，发现安全吊及座的裂纹根源在于吊座表面、螺栓孔边缘部位，裂纹严重时则会发生断裂，在吊座上部螺栓孔处出现断裂，且位置较为聚集；而安全吊的裂纹根源在于其表面、螺栓孔边缘处，裂纹扩大会导致下部螺栓孔断裂。

主要原因有以下两点：①配件质量问题。剖开出现初始裂纹的安全吊，其内部结构存在安全缺陷，如凹坑、裂纹等，对螺栓孔探查后，发现其内壁表面有裂纹。②组装质量问题。针对安全吊座折断的情况，某车辆厂曾对厂修的客车安全吊座的尺寸测量情况进行相关检查，发现安全吊稳固后与座有摩擦别劲的情况，存在较为严重的安全隐患，甚至同一安全吊上的两个吊座横向错位尺寸超过10mm。

1.5 车轮

车轮裂损包括翻皮、非金属夹杂等制造缺陷，这些是造成车轮裂损的原因所在，严重破坏车轮内部材质的各项性能，导致车轮产生疲劳裂纹，甚至出现早期的脆性断裂。

除了上述原因外，车轮故障还有轧制尺寸误差、辐板表面凹陷、轮毂及辐板厚度不均匀等，这些缺陷或因尺寸超限报废车轮，或未超限但在运用中使车轮产生过大附加作用力，或在轮毂及辐板过薄处过早产生疲劳损坏。

2 改善措施

2.1 轴箱弹簧

（1）增强地面检测能力。在列车进入库检咽喉处增设地面检测系统，对位移、振动等参数进行采集、分析与监测。将同一车轮滚动圆直径之差大于0.3mm，不同车轮两轮对直径之差≤1mm的车轮信息收集完成后反馈给库检人员，由工作人员进行重点检查，来确认轴箱弹簧是否有裂纹。

（2）优化弹簧材料及工艺。制造轴箱弹簧，可选用优质碳素结构钢或耐候钢；优化钢材的冶炼工艺、弹簧热处理工艺及卷制工艺，避免出现表面脱碳层、非金属夹杂物等现象。

（3）施行弹簧寿命管理。轴箱弹簧出厂配装时录入客车履历管理系统并建册登记。检修时除了进行常规探伤确认弹簧无裂纹，还要对使用年限达到 一次厂修期或公里数达到60万km的客车轴箱弹簧进行强制报废，更换新弹簧，以确保寿命未到限。

2.2 摇枕安全吊装

（1）改善材质，加装垫片。将安全吊座结构的材质更换为Q345D，在确保安全吊整体结构不变的情况下，在安全吊及吊座、螺栓与螺母配合处各增加1块5mm厚垫片。

（2）完善安全吊装结构焊装工艺。在焊接前应保证安全吊座、安全吊的零件尺寸符合图纸要求，并根据组装图纸上的尺寸对安全吊座的安装位置作准确标记，以保证安装误差在允许公差范围内，使安装摇枕安全吊后，焊缝所受的附加力矩较小。焊接完成后，对焊缝进行磁粉探伤，确认有无裂纹及超标缺陷。

3 结论

对209P型转向架的客车轴箱弹簧断裂、安全吊装结构断裂及丢失、车轮故障的严格把控等相关问题的改进，是防止事故发生的重要措施，通过对各种故障的研究得到相应的检修流程和改进方法，并加以不断完善，进而降低25G型客车转向架各关键部件在运用过程中故障的发生频率，对提高旅客列车安全出行效率有重大意义。