成都地鐵2號線電客車車鉤常見重大故障簡析

蒲 高（成都地鐵運(yùn)營有限公司，四川成都610000）

成都地鐵2號線電客車車鉤常見重大故障簡析

蒲 高（成都地鐵運(yùn)營有限公司，四川成都610000）

成都地鐵2號線電客車上330型車鉤在運(yùn)用中出現(xiàn)多次重大故障，對車鉤緩沖裝置端螺母與緩沖器殼體松動錯位、緩沖器殼體與緩沖器芯子組成旋轉(zhuǎn)錯位及凸輪與凸輪盤間異常磨損等重大故障原因進(jìn)行簡析，提出現(xiàn)場對車鉤重大故障的幾點(diǎn)整改措施。

車鉤緩沖裝置；端螺母；緩沖器殼體；緩沖器芯子組成；錯位；定位柱；定位銷；凸輪；凸輪盤；異常磨損

1 前言

成都地鐵2號線電客車車鉤采用國產(chǎn)的330型機(jī)械車鉤，頭車采用半自動車鉤，前期42列車兩單元中間采用兩個(gè)間半自動車鉤連接，后期增購列車兩單元間采用半永久性車鉤，而其它位置均采用半永久性車鉤。其中，車鉤又可分為帶膠尼緩沖裝置的車鉤和不帶膠尼緩沖裝置的車鉤。成都地鐵2號線地鐵列車在2012年9月開通以來，逐漸出現(xiàn)車鉤緩沖裝置的端螺母與緩沖器殼體間松動錯位、緩沖器殼體與緩沖器芯子組成間旋轉(zhuǎn)錯位，同時(shí)也大量出現(xiàn)車鉤對中裝置的凸輪與凸輪盤間異常磨損等重大故障。這對列車安全運(yùn)營造成較大的安全隱患，公司組織專工及供應(yīng)商及時(shí)進(jìn)行了分析整改。

2 成都地鐵2號線電客車車鉤運(yùn)用中出現(xiàn)主要重大故障情況

2.1 車鉤緩沖裝置的端螺母與緩沖器殼體間錯位

2016年1月7日，在庫內(nèi)檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)10247列3車2位端帶緩沖器半永久車鉤端螺母與緩沖器殼體間出現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)動錯位，如圖1。

圖1 車鉤端螺母與緩沖器殼體間錯位

2.2 車鉤緩沖器芯子組成與緩沖器殼體間錯位

2015年5月7日，檢修中發(fā)現(xiàn)10204列3車半自動車鉤的緩沖器芯子組成與緩沖器殼體間有4mm旋轉(zhuǎn)錯位。

2.3 車鉤緩沖器殼體與拉環(huán)間的騎縫螺釘松動

2014年9月16日，在三月檢時(shí)發(fā)現(xiàn)10216列1、2車帶緩沖裝置的半永久性車鉤緩沖器殼體與拉環(huán)間的騎縫螺釘有松脫現(xiàn)象，如圖2，后續(xù)檢修又發(fā)現(xiàn)個(gè)別車鉤上螺釘松動。

圖2 殼體與拉環(huán)間的騎縫螺釘松脫

2.4 車鉤對中裝置中凸輪與凸輪盤間出現(xiàn)異常磨損

在2013年11月內(nèi)，在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)2號線前23列車中有10列車的車鉤對中裝置中凸輪與凸輪盤間出現(xiàn)異常磨損，其中10208列中間半自動車鉤對中裝置凸輪與凸輪盤間出現(xiàn)嚴(yán)重的異常磨損，如圖3；在后續(xù)贈購車定修時(shí)又發(fā)現(xiàn)個(gè)別車鉤對中裝置的凸輪盤有輕度異常磨損。

3 車鉤主要重大故障原因簡析

3.1 車鉤緩沖裝置的端螺母與緩沖器殼體間松動錯位原因簡析

圖3 10208列中間半自動車鉤對中裝置凸輪與凸輪盤間異常磨損

（1）拆卸分解10247列3車車鉤后發(fā)現(xiàn)端螺母與緩沖器殼體間定位銷斷脫，這是導(dǎo)致其松動錯位的直接原因。

①端螺母與緩沖器殼體間采用無臺階防轉(zhuǎn)銷，防止端螺母松動、旋轉(zhuǎn)錯位。

②分解該車鉤緩沖器，發(fā)現(xiàn)防轉(zhuǎn)銷已下沉，防轉(zhuǎn)部分已斷裂且掉入阻尼芯子內(nèi)部。

將10247列3車2位端車鉤拆卸后返青島四方所分解檢查，發(fā)現(xiàn)防轉(zhuǎn)銷已斷脫且部分已掉入阻尼芯子內(nèi)部，如圖4。

圖4 端螺母上端防轉(zhuǎn)銷斷脫

（2）在車鉤新造時(shí)，端螺母上防轉(zhuǎn)銷安裝孔加工深度超限且被鉆穿，這是導(dǎo)致其松動錯位的最終原因。

在端螺母上防轉(zhuǎn)銷安裝孔被鉆穿后，當(dāng)車鉤受牽引拉力時(shí)，車鉤拉桿向外拉動彈性膠泥芯子內(nèi)筒離開中間體并產(chǎn)生大于防轉(zhuǎn)銷直徑的間隙，使防轉(zhuǎn)銷下部掉入芯子內(nèi)部且使其上端完成離開緩沖器殼體（如圖6），失去防轉(zhuǎn)功能。

圖5 防轉(zhuǎn)銷下沉并局部掉入芯子內(nèi)部

當(dāng)列車推行或調(diào)車等因素使車鉤受壓載載荷時(shí)，拉桿壓迫緩沖器內(nèi)筒向內(nèi)強(qiáng)迫復(fù)位，但防轉(zhuǎn)銷只能承受防止端螺母松動旋轉(zhuǎn)最大剪切應(yīng)力而不能承受車鉤縱向推壓產(chǎn)生的縱向剪切力，因此其被該縱向力剪斷。

防轉(zhuǎn)銷不再處于端螺母螺紋與緩沖器殼體之間（如圖5），其不再具有端螺母防轉(zhuǎn)功能。當(dāng)車鉤拉桿在曲線上受到列車牽引拉力、縱向大的動載荷及扭轉(zhuǎn)力時(shí)，端螺母相對緩沖器殼體可能會產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動錯位。

（3）在新造時(shí)部分端螺母處防轉(zhuǎn)銷安裝孔臨時(shí)配鉆工藝不合理，無控制鉆孔深度的措施，這是導(dǎo)致端螺母與緩沖器殼體間錯位的間接原因。

3.2 車鉤緩沖裝置的緩沖器芯子組成與緩沖器殼體間旋轉(zhuǎn)錯位原因簡析

（1）定位柱可防止緩沖器芯子組成與其殼體間相互轉(zhuǎn)動，其防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)如圖6，但定位柱與鍵槽間存在安裝間隙，這是其錯位基本原因。

圖6 緩沖器殼體與緩沖器芯子組成間防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)示意圖

新造時(shí)，定位柱尺寸為15±0.2mm，緩沖器芯子組成上鍵槽寬度為17±0.2mm。因此，新車鉤上緩沖器芯子組成與緩沖器殼體間就存在1.6～2.4mm的理論間隙。

列車過彎道等情況下會使兩節(jié)車廂相連接車鉤受到一定扭轉(zhuǎn)力矩，當(dāng)該扭轉(zhuǎn)力大于車鉤緩沖裝置內(nèi)部預(yù)壓力產(chǎn)生的防扭轉(zhuǎn)復(fù)原力矩時(shí)，定位柱下端將靠到緩沖器芯子組成鍵槽一側(cè)，其上端與緩沖器殼體通過螺紋連接為一個(gè)整體，這就導(dǎo)致緩沖器芯子組成與緩沖器殼體間出現(xiàn)輕微的轉(zhuǎn)動錯位。目前庫內(nèi)檢修已發(fā)現(xiàn)多個(gè)車鉤該處出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)錯位。

（2）在列車過彎道時(shí)，車鉤受到較大扭轉(zhuǎn)載荷及牽引載荷且在列車加減速時(shí)，定位柱與鍵槽一側(cè)面接磨，可能出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，定位柱及鍵槽磨耗后的尺寸超限將導(dǎo)致緩沖器殼體與緩沖器芯子組成間出現(xiàn)較大旋轉(zhuǎn)錯位。

對10204列3車的半自動車鉤分解檢查，發(fā)現(xiàn)其緩沖器殼體與緩沖器芯子組間出現(xiàn)4mm旋轉(zhuǎn)錯位。

3.3 車鉤緩沖器殼體與拉環(huán)間的騎縫螺釘松動原因簡析

（1）新造時(shí)，在騎縫螺釘安裝前未螺紋孔中加工切削液等異物清潔干凈，導(dǎo)致243螺紋緊固膠固化不到位，車鉤在正線運(yùn)用時(shí)受橫向及垂向震動載荷時(shí)使其緊固膠碎裂，最終導(dǎo)致騎縫螺釘松動或脫落。

（2）未螺釘上243緊固膠固化前安裝緊固螺釘，導(dǎo)致緊固膠在安裝時(shí)其固化狀態(tài)被破壞了，使其成塊狀或粉狀，在列車運(yùn)行過程中因震動導(dǎo)致螺釘松脫。

3.4 車鉤對中裝置中凸輪與凸輪盤間出現(xiàn)異常磨損原因簡析

（1）拆卸檢測后發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重的對中裝置中支架與活塞桿套配合的內(nèi)孔公差超差且偏小，這是其異常磨損主要原因之一。

由于支架與活塞桿套間配合間隙過小，導(dǎo)致活塞組成在支架中滑動時(shí)可能出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，列車運(yùn)行過程中橫向擺動及上下點(diǎn)頭運(yùn)動可能會導(dǎo)致活塞桿外端安裝的凸輪相對凸輪盤圓弧面出現(xiàn)歪斜及異常磨耗。在長時(shí)間運(yùn)用后逐漸出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。

（2）對中裝置中支架與活塞桿組成間灰塵較多且有大的顆粒狀雜質(zhì)等異物

在庫內(nèi)檢修中拆卸分解有異常磨損凸輪結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)支架內(nèi)筒中有較多灰塵且有直徑約1mm大小顆粒雜質(zhì)。車輛在過彎道時(shí)，車鉤擺動導(dǎo)致凸輪板與凸輪相互壓迫；當(dāng)活塞桿套與支架間配合間隙過小且由有大量灰塵或隧道粉塵顆粒物進(jìn)入該配合間隙時(shí)，這將使活塞桿與支架滑動不再靈活，此時(shí)車鉤發(fā)生轉(zhuǎn)動時(shí)凸輪板和凸輪之間的相互作用力除了碟簧壓力外還有額外的增加了較大的卡滯力，這就導(dǎo)致其異常磨損。

（3）對中裝置中碟簧剛度過大或長度過長，導(dǎo)致碟簧壓縮后對活塞桿的壓力偏大，導(dǎo)致凸輪與凸輪盤間的壓力始終保持在較高水平，這也將導(dǎo)致凸輪板及凸輪間異常磨損。

4 車鉤重大故障整改措施

4.1 車鉤緩沖裝置的端螺母與緩沖器殼體間錯位整改措施

（1）對于已裝車車鉤，用上端帶凸臺結(jié)構(gòu)的新防止防更換原來無凸臺結(jié)構(gòu)的防轉(zhuǎn)銷，這樣可避免新防轉(zhuǎn)銷再下沉并掉入緩沖器芯子內(nèi)部，從而防止端螺母再次松動錯位。

（2）在后續(xù)新造車鉤時(shí)，應(yīng)完善防轉(zhuǎn)銷安裝孔配鉆工藝，取消用手提式移動電鉆進(jìn)行無法控制孔深度的現(xiàn)場配鉆工藝，可采用可設(shè)置鉆孔深度的專用鉆床進(jìn)行孔的配鉆作業(yè)，這樣再采用原有無臺階結(jié)構(gòu)防轉(zhuǎn)銷時(shí)端螺母也不會出現(xiàn)松動錯位現(xiàn)象。

（3）新車鉤制造時(shí)防轉(zhuǎn)銷也可采用（1）中規(guī)定的改進(jìn)后帶臺階的新防轉(zhuǎn)銷，這同樣可防止端螺母再因此出現(xiàn)松動錯位。

4.2 車鉤緩沖裝置的緩沖器芯子組成與緩沖器殼體間錯位整改措施

（1）由于定位柱及其鍵槽安裝后存在一定的間隙，在日常運(yùn)用中存在接觸磨耗，定位柱及鍵槽報(bào)廢極限尺寸分別為12±0.2mm、18±0.2mm，由此可計(jì)算出其允許最大的旋轉(zhuǎn)錯位量為6.4mm。為防止車鉤運(yùn)用過程中出現(xiàn)定位柱磨耗超限的旋轉(zhuǎn)錯位，在運(yùn)用中提前預(yù)防性處理的最大錯位允許量可達(dá)到5mm。

定位柱材質(zhì)為45號鋼。通過對定位柱有限元受力分析（見圖7），發(fā)現(xiàn)當(dāng)定位柱磨耗到最大極限12mm尺寸時(shí)其最大應(yīng)力281MPa且小于其屈服強(qiáng)度480MPa，滿足現(xiàn)場安全使用要求。

圖7 定位柱磨耗到最小尺寸12mm時(shí)有限元分析簡圖

（2）在車鉤緩沖殼體與緩沖器芯子組成端面劃一條防錯位線，在雙周檢及以上修程重點(diǎn)觀察該放錯位線是否錯位；當(dāng)錯位量大于5mm，就更換車鉤或更換新定位柱。

4.3 車鉤緩沖器殼體與拉環(huán)間的騎縫螺釘松動整改措施

（1）對現(xiàn)有車鉤進(jìn)行普查，使用內(nèi)六角扳手檢查車鉤緩沖器殼體與拉環(huán)間的騎縫螺釘是否松動。

（2）對有螺釘松動的，將螺釘拆下并用樂泰755清洗螺釘及螺孔處異物，在干燥后重新打樂泰243螺紋鎖固膠并在膠未干前完全擰入螺孔并擰緊螺釘。

（3）對安裝良好的螺釘，在其螺紋膠固化后，在螺釘外端螺紋口打2個(gè)樣沖孔，防止螺釘松動。

4.4 車鉤對中裝置中凸輪與凸輪盤間出現(xiàn)異常磨損且滾輪偏斜整改措施

（1）拆卸異常磨損的對中裝置，測量支架內(nèi)孔及活塞桿外徑尺寸，更換尺寸超限的零件。

（2）每年定期對中裝置支架內(nèi)孔及活塞桿上粉塵等異物進(jìn)行一次清潔，并用砂布或銼刀對輕度磨損凸輪板及凸輪進(jìn)行打磨修復(fù)性處理，以避免活塞桿在支架內(nèi)孔運(yùn)動中卡滯。

（3）更換對中裝置中剛度過大或長度過長碟簧，以避免凸輪與凸輪盤間產(chǎn)生過大壓力。

通過對成都地鐵2號線車鉤使用過程出現(xiàn)重大質(zhì)量問題進(jìn)行分析，制定了相應(yīng)的整改措施。這為2號線列車車鉤安全運(yùn)用提供安全保障。也為后續(xù)地鐵電客車上國產(chǎn)車鉤日常運(yùn)用維護(hù)提供寶貴的參考經(jīng)驗(yàn)。

[1]成都地鐵2號線列車中間車鉤緩沖器端螺母松動分析報(bào)告.

[2]成都地鐵2號線車鉤維修說明書.

U298.6

A

2095-2066（2016）05-0192-03

2016-1-12

蒲 高（1973-），男，工程師，本科，主要從事地鐵車輛檢修工作。