209T(206G)型轉(zhuǎn)向架制動(dòng)梁安全吊折斷原因分析及改進(jìn)建議

王德明

(中國鐵路總公司 車輛部 客車處 北京 100844)

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運(yùn)用與檢修

209T(206G)型轉(zhuǎn)向架制動(dòng)梁安全吊折斷原因分析及改進(jìn)建議

王德明

(中國鐵路總公司 車輛部 客車處 北京 100844)

為防止制動(dòng)梁脫落引發(fā)客車脫軌事故，209T(206G)型轉(zhuǎn)向架上均裝用安全吊用于制動(dòng)梁脫落后的防護(hù)，該安全吊為鐵制帶狀環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)，通過螺栓與構(gòu)架連接安裝(見圖1)。該型安全吊在實(shí)際運(yùn)用中經(jīng)常發(fā)生裂紋、折斷，甚至發(fā)生折斷后脫落問題，危及客車運(yùn)行安全。

1 原因分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2008年、2009年僅沈陽鐵路局共發(fā)生53起制動(dòng)梁安全吊折斷故障、一起安全吊折斷脫落事故，折斷處均集中在安全吊螺栓安裝孔部位和安全吊上彎角處(見圖2)。

圖1 安全吊結(jié)構(gòu)

經(jīng)分析，安全吊折斷的主要原因是安全吊僅上端固定在構(gòu)架上且為剛性連接，空間自由度較大。由于安全吊質(zhì)量較大，列車運(yùn)行時(shí)車輛振動(dòng)引起安全吊沿車體縱向振蕩，由于安全吊自身不能有效衰減振蕩，長期振蕩下的交變載荷造成安全吊根部或彎角處疲勞裂紋而最終折斷。

圖2 安全吊折斷部位

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為從根本上解決安全吊剛性連接、空間自由度大問題，借鑒25 K型客車橫向控制桿防脫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用鋼絲繩總成代替鐵制安全吊。鋼絲繩柔度大，能有效衰減列車運(yùn)行時(shí)的振蕩。

2.1 結(jié)構(gòu)組成

鋼絲繩總成主要由上連接板、環(huán)形鋼絲繩、下夾板組成等組成(結(jié)構(gòu)示意圖見圖3)。上連接板固定在構(gòu)架吊座上，下夾板組成固定在制動(dòng)梁上，上連接板和下夾板組成通過環(huán)形鋼絲繩連接成一個(gè)整體。環(huán)形鋼絲繩與上連接板間通過耐磨塑料連接，為固定狀態(tài)；環(huán)形鋼絲繩與下夾板組成間通過緩沖套連接，為自由滑動(dòng)狀態(tài)。

圖3 鋼絲繩總成結(jié)構(gòu)示意圖

鋼絲繩為不銹鋼材質(zhì)，規(guī)格φ9-7×19×7-1 670，編制接頭為鋁管壓式固結(jié)，最小破斷拉力≥15 kN。由于構(gòu)架外側(cè)吊座與橫梁內(nèi)側(cè)吊座安裝結(jié)構(gòu)不同，內(nèi)、外側(cè)環(huán)形鋼絲繩長度不同，壓制成環(huán)形后，外側(cè)直徑φ230 mm、內(nèi)側(cè)直徑φ190 mm。連接板材料采用ZG270-500，襯套和緩沖套分別采用聚氨酯、尼龍6。

2.2 工作原理

當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)梁產(chǎn)生橫向移動(dòng)，下夾板組成與制動(dòng)梁同時(shí)橫向移動(dòng)，下夾板組成的橫向移動(dòng)量外側(cè)為±240 mm，內(nèi)側(cè)為±190 mm，不影響制動(dòng)梁制動(dòng)、緩解作用。當(dāng)制動(dòng)梁發(fā)生脫落時(shí)，上連接板通過環(huán)形鋼絲繩作用使閘瓦托及制動(dòng)梁體不墜地。

3 理論計(jì)算

3.1 鋼絲繩強(qiáng)度計(jì)算

鋼絲繩承受最大載荷應(yīng)為制動(dòng)梁總成質(zhì)量與斷裂下落沖擊載荷的和，制動(dòng)梁質(zhì)量32.2 kg，閘瓦托質(zhì)量8.13 kg，閘瓦質(zhì)量10 kg，閘瓦托吊4.6 kg?？傎|(zhì)量m=54.93 kg。參考原鐵道部科教裝[2001]21號(hào)文《200 km/h及以上速度級(jí)鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定暫行規(guī)定》中7.1.1.2構(gòu)架上的懸吊載荷節(jié)“懸吊于構(gòu)架上的重大設(shè)備應(yīng)考慮在懸吊處施加懸吊重量X倍的集中載荷，其中懸吊重量與X的值根據(jù)懸吊方式確定，X為2.5-4.5.”計(jì)算最大載荷P=2 422.41 N,兩端鋼絲繩圓環(huán)相當(dāng)于4根鋼絲繩承載，每根鋼絲繩承受最大載荷為P/4=605.6 N，遠(yuǎn)小于鋼絲繩最小破斷拉力(≥15 kN)，安全系數(shù)足夠。

3.2 安全距離計(jì)算

在自重條件下，閘瓦托最下端距軌面理論高度：新輪220 mm、磨耗輪180 mm。鋼絲繩環(huán)近似直徑230 mm，在制動(dòng)梁脫落鋼絲繩環(huán)被拉成直線時(shí)，最大伸長長度為131 mm，小于閘瓦托距軌面高度，安全距離足夠。

4 安裝工藝

4.1 料件準(zhǔn)備

料件名稱、規(guī)格及數(shù)量見表1。

4.2 安裝順序

(1) 使用扳手松開固定安全吊的M20螺母及螺栓，取下安全吊。

表1 轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架輪對(duì)徑向裝置連接間隙實(shí)測(cè)表

(2) 將構(gòu)架吊座處清理干凈。使用鋼絲刷將制動(dòng)梁安裝下夾板組成對(duì)應(yīng)部位污垢清理干凈(寬約100mm)，制動(dòng)梁安裝表面狀態(tài)不良時(shí)，可用浸底漆白布將制動(dòng)梁清理過的部分包裹一圈。

(3) 用M20×65螺栓和M20防松螺母將上連接板固定到構(gòu)架上，使用扭矩扳手對(duì)安裝力矩進(jìn)行校驗(yàn)，扭矩310～320 N·m。

(4) 使用M10×35螺栓和M10防松螺母將下夾板卡座安裝到制動(dòng)梁上，螺栓安裝時(shí)應(yīng)從下向上穿，安裝后應(yīng)保證上下夾板之間有間隙。使用扭矩扳手校驗(yàn)安裝力矩，緊固力矩20～25 N·m。

4.3 安裝效果(見圖4)

5 運(yùn)用驗(yàn)證

5.1 首輛試裝情況

2010年3月29日，在沈陽鐵路局長春車輛段配屬的YW22B665573進(jìn)行了試裝，并編掛在長春—牡丹江2167/8次列車運(yùn)用，經(jīng)過3個(gè)月運(yùn)用試驗(yàn)，狀態(tài)良好，鋼絲繩總成未發(fā)生任何質(zhì)量問題。

5.2 批量裝用情況

從2010年下半年，沈陽鐵路局的沈陽、長春車輛段陸續(xù)將209T(206G)型轉(zhuǎn)向架制動(dòng)梁安全吊改裝為鋼絲繩結(jié)構(gòu)，經(jīng)過4年多的運(yùn)用，尚未有鋼絲繩總成發(fā)生故障的報(bào)告。

6 結(jié)束語

目前，全路裝用209T(206G)型轉(zhuǎn)向架的25B、25G型客車仍在大量運(yùn)用，將制動(dòng)梁安全吊改裝為鋼絲繩結(jié)構(gòu)后，不但安全防護(hù)功能可靠，而且從根本上消除了安全吊折斷脫落隱患。

圖4 安全鋼絲繩安裝示意圖

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