HXD1型機(jī)車2年檢后渡板變形原因分析及解決措施

張志峰，徐文國，杜小旭

（1 大秦鐵路股份有限公司 湖東電力機(jī)務(wù)段 技術(shù)科，山西大同037005；2 南車洛陽機(jī)車有限公司 技術(shù)中心，河南洛陽471002）

HXD1型機(jī)車2年檢后渡板變形原因分析及解決措施

張志峰1，徐文國1，杜小旭2

（1 大秦鐵路股份有限公司 湖東電力機(jī)務(wù)段 技術(shù)科，山西大同037005；2 南車洛陽機(jī)車有限公司 技術(shù)中心，河南洛陽471002）

針對(duì)大秦線HXD1機(jī)車2年檢后渡板變形問題，深入查找發(fā)生原因并提出解決方案，有效解決了該問題的大量發(fā)生，保證了HXD1機(jī)車質(zhì)量穩(wěn)定。

HXD1型機(jī)車；渡板；車鉤；受力；潤滑脂

現(xiàn)湖東電力機(jī)務(wù)段有HXD1機(jī)車220臺(tái)，該車的2年檢和2次2年檢檢修任務(wù)由湖東電力機(jī)務(wù)段和洛陽機(jī)車有限公司承擔(dān)，近期洛陽廠承修的6臺(tái)機(jī)車，經(jīng)第2次2年檢后到段運(yùn)用階段，多次出現(xiàn)重聯(lián)渡板變形故障。其中兩臺(tái)機(jī)車上線運(yùn)用后，發(fā)生4次渡板變形，更換緩沖器（含從板）后，機(jī)車運(yùn)用正常；其中1臺(tái)先后發(fā)生3次渡板變形，更換緩沖器上線運(yùn)用再次發(fā)生渡板變形；另3臺(tái)機(jī)車也先后發(fā)生渡板變形。盡管大秦線2萬t專列中部從控機(jī)車有著前擠后壓的受力特點(diǎn)，極易發(fā)生渡板變形，但此批機(jī)車渡板變形的頻次及程度明顯高于正常水平。

1 原因分析

在現(xiàn)場查證、運(yùn)用驗(yàn)證確定由于在車鉤尾部與從板間加抹潤滑脂是導(dǎo)致渡板變形的主要原因后，經(jīng)過查閱相關(guān)資料，對(duì)潤滑油導(dǎo)致渡板變形機(jī)理進(jìn)行了定性分析。

（1）中部從控機(jī)車制動(dòng)緩解工況時(shí)受力狀態(tài)分析

現(xiàn)場分析，在大秦線機(jī)車進(jìn)入拐彎下坡路段時(shí)，制動(dòng)緩解狀況分析如下，首先，全程單獨(dú)制動(dòng)閥不參與其中；DP運(yùn)行時(shí)，頭部牽引機(jī)車為“本務(wù)”機(jī)車，中部牽引機(jī)車為“重聯(lián)”機(jī)車，此批次機(jī)車渡板變形均發(fā)生在作為重聯(lián)機(jī)車運(yùn)用時(shí)。

在列車整體拐彎下坡時(shí)，全列車除進(jìn)行空氣制動(dòng)外，本務(wù)、重聯(lián)機(jī)車還全程保持電制動(dòng)，本務(wù)、重聯(lián)機(jī)車從均衡減壓開始，通過BP模塊的中繼閥控制列車管的減壓，減壓速度為常用減壓速度，因?yàn)榇笄鼐€機(jī)車重載實(shí)際情況，電制動(dòng)力遠(yuǎn)不足以抵消列車前進(jìn)，作為中部牽引的HXD1機(jī)車受到前部列車向前拉力和后部機(jī)車向前推力，為前拉后頂狀態(tài)，重聯(lián)車兩節(jié)之間車鉤緩沖器未處于強(qiáng)壓縮狀態(tài)。

當(dāng)重聯(lián)機(jī)車充風(fēng)緩解指令下達(dá)后，機(jī)車首先結(jié)束制動(dòng)，而前后列車尚在制動(dòng)狀態(tài)，重聯(lián)機(jī)車相對(duì)之前受到前頂后拉作用，由列車管依次對(duì)前后列車開始充風(fēng)，解除制動(dòng)狀態(tài)后，前頂后拉減弱，因?yàn)榫徑獾难舆t性，重聯(lián)機(jī)車前部列車仍有部分處于制動(dòng)位置且總體速度不會(huì)超過重聯(lián)機(jī)車，依然產(chǎn)生阻力，而后部依序緩解后，每臺(tái)車制動(dòng)阻力消除，對(duì)重聯(lián)機(jī)車產(chǎn)生相對(duì)向前運(yùn)行沖動(dòng)，后部阻力減弱，使兩節(jié)重聯(lián)機(jī)車開始相對(duì)接近，兩節(jié)機(jī)車車鉤緩沖器進(jìn)入壓縮狀態(tài)。結(jié)合此次渡板變形的誘因，車鉤叢板之間摩擦系數(shù)低，車體錯(cuò)位而車鉤不能有效進(jìn)行復(fù)位，最終在緩解后20 s左右達(dá)到最大位移，渡板與另一節(jié)機(jī)車后墻、支架發(fā)生碰撞擠壓，渡板變形。之后，由于前部機(jī)車緩解更快結(jié)束，前部列車速度提升比后部快，兩節(jié)重聯(lián)機(jī)車之間車鉤緩沖器開始拉伸，渡板與另一節(jié)車體分離，發(fā)生渡板變形的區(qū)間結(jié)束。

（2）中部重聯(lián)機(jī)車在車鉤處于最大擺角時(shí)極易發(fā)生車體錯(cuò)位

機(jī)車做曲線運(yùn)動(dòng)且車鉤處于壓鉤力狀態(tài)時(shí)，車鉤、車體將各自位于曲線的切線方向，由于車鉤和車體都各自具有一定長度，因此兩者之間將形成一定夾角，夾角大小取決于曲線半徑，曲線半徑越小，夾角越大，這一夾角的存在使縱向力在鉤緩連接處產(chǎn)生了一定的橫向分力。當(dāng)車鉤有偏轉(zhuǎn)的趨勢，此時(shí)偏轉(zhuǎn)的阻力為車鉤與均衡梁之間因車鉤自重產(chǎn)生的摩擦力（這個(gè)力可暫時(shí)忽略不計(jì)），但由于車鉤力的存在，車鉤單獨(dú)偏轉(zhuǎn)還要克服車鉤力縱向分力在車鉤與鉤尾銷以及從板接觸位置產(chǎn)生的摩擦阻力（這個(gè)摩擦力為車鉤提供穩(wěn)鉤作用力矩的重要條件，鋼與鋼的干摩擦系數(shù)為0.15～0.34，表面光潔及潤滑良好時(shí)為0～0.05），當(dāng)車鉤力在橫向上的分力大于偏轉(zhuǎn)的摩擦阻力和鉤尾框偏轉(zhuǎn)的摩擦阻力時(shí)，車鉤將通過鉤尾銷帶動(dòng)鉤尾框一起擺動(dòng)，鉤尾框與從板、緩沖器預(yù)壓板、緩沖器箱體存在橫向內(nèi)左右相對(duì)運(yùn)動(dòng)。即縱向力為壓鉤力且車鉤受壓后不能保持對(duì)中而產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，會(huì)使車鉤與車體間形成“之”字形關(guān)系。在這種狀態(tài)下，縱向力的橫向分力都將對(duì)相連接的車體兩端產(chǎn)生相反方向的作用力，即對(duì)前節(jié)機(jī)車的后端產(chǎn)生橫向力的同時(shí)，對(duì)后節(jié)機(jī)車前端也將產(chǎn)生大小相同但方向相反的橫向力。這一橫向力通過車鉤傳遞到車體上時(shí)就容易造成前后節(jié)機(jī)車錯(cuò)位。

（3）車鉤與前從板之間安裝脂提高了車鉤擺動(dòng)的概率

圖1為引用的仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)，車鉤縱向力設(shè)定1 600 k N，鉤尾最大偏轉(zhuǎn)角分別取3°，6°，9°，鉤尾與從板摩擦系數(shù)按鑄造面取0.32和無摩擦為0時(shí)的機(jī)車車鉤轉(zhuǎn)角、車鉤力、鉤尾摩擦力形成的時(shí)間關(guān)系。從圖中可以看出：車鉤在鉤尾存在摩擦力的作用下沒有明顯的偏轉(zhuǎn)，而是在一個(gè)極小的幅值下實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定；在車鉤沒有摩擦力作用時(shí)（相當(dāng)于接觸面有極好的潤滑作用），車鉤轉(zhuǎn)角分別都發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)角快速的達(dá)到了允許的最大自由角。由于鉤尾框處的止擋作用，當(dāng)車鉤達(dá)到最大自由角時(shí)，車鉤的擺角還出現(xiàn)一定程度的振蕩。

根據(jù)上述分析，中部從控機(jī)車在受到縱向力作用時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)附加橫向力。附加橫向力的產(chǎn)生原因是車鉤出現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)，附加橫向力的大小同時(shí)取決于縱向力的大小和車鉤偏轉(zhuǎn)角度。因此，當(dāng)車鉤狀態(tài)穩(wěn)定，偏轉(zhuǎn)角受到制約時(shí)，可將橫向分力控制在小范圍內(nèi)，而一旦出現(xiàn)車鉤失穩(wěn)，過大的車鉤偏轉(zhuǎn)角就會(huì)將更多的縱向力轉(zhuǎn)換為橫向分力，緩沖器吸收的縱向力就會(huì)越少。這一橫向分力會(huì)直接傳遞給車體和轉(zhuǎn)向架，從而引起輪軌間橫向力的增大，以及車體錯(cuò)位和兩節(jié)車間距變小，進(jìn)而加劇重聯(lián)渡板與對(duì)向車體碰撞發(fā)生變形。

（4）加抹潤滑脂不符合2年檢工藝要求

在確定是由于從板圓弧接觸面處加抹潤滑脂導(dǎo)致渡板變形的原因后，重點(diǎn)對(duì)相關(guān)工藝設(shè)計(jì)及執(zhí)行情況進(jìn)行了全面查證。從查證情況看，HXD1機(jī)車2年檢關(guān)于鉤緩裝置安裝的工藝文件YJ/G-84-032/05-2011《鉤緩裝置安裝工序卡》，是結(jié)合南車株州有限公司電力機(jī)車（簡稱：株機(jī)公司）平移文件編制的，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)直接引用，增加了操作性內(nèi)容。文件中只規(guī)定了在均衡梁上涂安裝脂，并未要求從板上涂抹安裝脂或潤滑脂，所以在HXD1機(jī)車第1個(gè)2年檢時(shí)并未在從板上涂抹潤滑脂，一直到2012年11月HXD1機(jī)車第1次2年檢結(jié)束。

從2013年5月下旬開始，HXD1第2次2年檢機(jī)車開始進(jìn)洛陽廠，這之間有半年時(shí)間未開展HXD1機(jī)車2年檢；從2012年7月份開始批量檢修2年檢HXD1C機(jī)車，而洛陽廠從株機(jī)公司平移的HXD1C機(jī)車鉤緩裝置安裝工藝文件JC00004147G00-35-01-03《車鉤牽引緩沖裝置》中規(guī)定了要在從板接觸面上涂抹適量潤滑脂，鉤緩裝置安裝工藝方法與HXD1相同。在執(zhí)行過程中操作員工想當(dāng)然地把兩種車型鉤緩裝置安裝混為一體，也就是從那時(shí)起開始在HXD1第2次2年檢機(jī)車車鉤從板圓弧面上涂抹了潤滑脂。

后期驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，車鉤尾部加工表面粗糙度偏小也是潛在的原因。

2 解決措施

（1）在確定了由于車鉤尾部與從板間加抹潤滑脂是導(dǎo)致渡板變形的主要原因后，對(duì)到機(jī)務(wù)段的8臺(tái)機(jī)車進(jìn)行了更換車鉤及從板處理。運(yùn)用驗(yàn)證采用擔(dān)當(dāng)2萬t中部牽引機(jī)車，先在支線運(yùn)用確認(rèn)良好后，再到大秦線運(yùn)用，洛陽廠和湖東電力機(jī)務(wù)段雙方派專人添乘跟蹤整個(gè)驗(yàn)證過程。所有到機(jī)務(wù)段機(jī)車都已經(jīng)上線驗(yàn)證。

（2）針對(duì)在洛陽廠機(jī)車進(jìn)行專項(xiàng)整改。在洛陽廠的第2次2年檢HXD1型機(jī)車共計(jì)10臺(tái)，分別根據(jù)進(jìn)度情況進(jìn)行了整改。針對(duì)已經(jīng)交車的6臺(tái)機(jī)車，拆下車鉤及從板，用樂泰755清潔劑噴射去除油脂，后用博力克滲透清潔，再對(duì)車鉤尾部進(jìn)行噴沙，提高表面粗糙度由Ra1.1至Ra7.5。針對(duì)尚未開始組裝的4臺(tái)機(jī)車，在車鉤加工時(shí)直接采用噴沙工藝提高加工粗糙度。

（3）針對(duì)車鉤及裝配工藝暴露的問題進(jìn)行整改。本次出現(xiàn)批量渡板變形，暴露出在工藝執(zhí)行、工藝設(shè)計(jì)及工藝管理方面存在一定的問題，為此對(duì)車鉤加工工藝進(jìn)行了變更，針對(duì)車鉤尾部加工面粗糙度偏小問題，目前采用加工后噴沙工藝，正在試驗(yàn)采用逆銑工藝提高表面粗糙度，工藝試驗(yàn)通過后直接采用加工方法一次加工到位。

3 結(jié)束語

大秦線HXD1型機(jī)車渡板變形問題發(fā)生較為常見。在該問題發(fā)生之前，我們對(duì)渡板變形問題的研究幾乎處于空白，致使在故障發(fā)生后，對(duì)故障原因分析判斷時(shí)顯得不系統(tǒng)；在工藝檢查時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝執(zhí)行中出現(xiàn)的“細(xì)節(jié)”偏差，致使隱患輕易埋下、故障原因長時(shí)間不能查到，給機(jī)車運(yùn)用造成極大壓力，也直接影響了HXD1型機(jī)車第2次2年檢工作的順利開展。因此，必須要深入了解HXD1型機(jī)車運(yùn)用過程中常見問題，加速對(duì)HXD1型機(jī)車運(yùn)用技術(shù)的研究，深入推進(jìn)造修一體化，加強(qiáng)對(duì)制造技術(shù)變更的跟蹤，實(shí)現(xiàn)檢修技術(shù)與制造技術(shù)零差異。

［1］ 張曙光.HXD1型電力機(jī)車［M］.北京：中國鐵道出版社，2009.

［2］ 楊相健.組合列車裝用13A/QKX100鉤緩的中間機(jī)車承壓能力分析［J］.機(jī)車電傳動(dòng)，2013，（1）：20-22，26.

［3］ 蔣益平.2萬t重載組合列車牽引和制動(dòng)時(shí)的車鉤力分析［J］.機(jī)車電傳動(dòng)，2013，（1）：23-26.

［4］ 丁五一.大秦線2萬t重載組合列車車鉤受力分析及應(yīng)用研究［J］.中國鐵路，2013，（7）：36-39.

Cause Analysis and Countermeasure of Joint Plate Deformation after Two-year Inspection for HXD1 Electric Locomotive

ZHANG Zhifeng1，XU Wenguo1，DU Xiaoxu2
（1 R＆D Center of Hudong locomotive Depot，Daqin Railway Co.，Ltd.，Datong 037005 Shanxi，China；2 R＆D Center，CSR Luoyang Locomotive Co.，Ltd.，Luoyang 471002 Henan，China）

Aiming at the joint plate deformation after two-year inspection for HXD1 locomotive，this paper analyzes the cause of deformation，and puts forward measures to solve the problems，which can ensure the stable quality of HXD1 locomotive.

HXD1 electric locomotive；joint plate；coupler；stress；grease

U266.1

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.06.21

1008－7842（2014）06－0084－03

6—）男，助理工程師（

2014－02－12）