转向架下心盘组装螺栓质量问题的分析与防范

转向架下心盘组装螺栓质量问题的分析与防范

高原

中铁三局集团有限公司运输工程分公司第二运输段  山西省忻州市  036100

【摘要】本论文主要阐述了转向架下心盘组装螺栓质量问题及对货车运行品质的影响，分析了问题产生的原因，提出了对下心盘螺栓实行寿命管理等建议及防范措施。

【关键词】下心盘螺栓  寿命管理  紧固扭力矩

下心盘组装螺栓是货车转向架部分的附属配件，主要用途是固定下心盘于转向架的摇枕上。

经调查，从进厂返修的转向架质量问题统计中发现下心盘螺栓松动折断现象较多，这些问题严重影响货车运行品质，不符合当前铁路货车提速以来，对铁路货车提出的重载高速要求。在实际检查验收过程中，发现下心盘螺栓存在问题。虽然现在采用了防松螺栓，但实际运用中螺母松动、折断、丢失现象仍有发生，是影响货车安全运行的隐患，已成为抑制货车提速的重要因素之一。

一、现场调研

     在检查验收过程中发现螺栓裂纹、螺栓滑扣、螺栓锈损、螺栓组装时被拉断，螺栓组装时弹簧垫圈被压变形脱出或压断，针对这些问题2022年7、8、9三个月进行一些统计分析，如下表1。

表1 下心盘螺栓故障统计

从统计来看，组装螺栓质量问题数量不少，如不加以控制将严重影响下心盘组装螺栓使用质量，会造成螺栓松动、折断、丢失，影响货车运行品质，是货车运行的安全隐患。

二、原因分析

1.螺栓质量问题

1.1.螺栓没有寿命管理

没有对下心盘螺栓实行寿命管理是一个疏漏。转向架主要是通过下心盘承载车辆的自重和载重，并将载荷通过摇枕、弹簧、侧架、车轮等传递到钢轨上。车体通过下心盘与转向架可相对自由转动，使车辆顺利通过曲线，降低运行阻力。如果螺栓松动、折断，将影响下心盘与摇枕的紧固性，从而，影响货车运行品质和运行安全。现在运行速度提高以及货车吨位的增加，运行中下心盘螺栓受力增大，特别是运行中惯性冲击力对螺栓来讲是致命的。螺栓松动更容易受到剪切力及冲击力的影响，会使下心盘位移、螺栓被剪断、转向架与车体分离，造成行车事故。没有寿命管理螺栓疲劳断裂，疲劳内伤等会影响螺栓的正常使用。据目前的情况来看，转向架组装时被拉断的全部都是旧螺栓，从返修的车辆来看大多断裂的是旧螺栓。从货车安全运行的角度来看，我们以前忽略了螺栓这个小而关键的配件，往往是螺栓破旧的不能使用才更换，现在车辆提速，载重增加，应该考虑对螺栓进行寿命管理，确保货车安全运行。

1.2.螺栓裂纹

造成这个问题的原因是:

a.螺栓在组装过程中被拉伤；

b.是螺栓产品质量问题；

c.运行中冲击力造成的等等，这些裂纹在螺杆处还容易检查。可问题是裂纹往往出现在螺纹处，靠目测很难发现，内部裂纹更难以检测到。如果这样的螺栓被组装到车上，将对货车安全运行造成安全隐患。

2.螺栓缺陷

2.1.螺栓滑扣

现在螺栓没有寿命管理，长时间使用出现一些磨损滑扣现象。因没有报废规定，这些螺栓又不能不用，只好想办法组装，实在是组装不了的才报废更换，这是装车后运行一段时间螺栓松动的一个原因。

2.2.螺栓锈蚀严重

一些螺栓因长时间使用，螺栓表面锈蚀，而锈蚀既影响检查裂纹，又影响组装质量。由于锈皮填塞在组装时螺栓不松，运行中进一步锈蚀，加上振动、冲击使锈皮脱落造成螺栓松动。

3.组装质量问题

3.1.螺栓预紧力不足以及紧固不均匀

心盘组装螺栓的紧固力矩小，预紧力不足；心盘螺栓组装扭力值设定范围太大。如：转K2、K4型为747-830N.m；转K5、K6型为941-1046N.m，致使智能扳机紧固后，8个螺栓的预紧力不可能一致，上下最大能差83和105N.m，造成螺栓紧固不均匀。当货车在牵引和制动发生时，由于惯性力施加在心盘上的水平载荷大于心盘与摇枕接触面的摩擦力，造成心盘相对于摇枕发生微量滑移错位，从而使心盘螺栓从原来的垂直状态变为倾斜状态，螺栓被拉长，反复交变的拉伸影响了螺栓与螺母的自锁性，发生松动。由于螺栓紧固力不均，在货车的冲击、振动等因素下，造成螺栓承受的力不均衡被拉断、拉松。

3.2.螺栓组装时被拉断

螺栓被拉断在下心盘组装中时有发生，目前发现的都是旧螺栓。有的是因螺栓内伤，断口有旧痕；有的是疲劳断裂，断口是新痕；有的是设备操作不当造成的，如在使用智能扳机组装转K2型转向架下心盘螺栓时，没有将转K6型扭力矩及时调整为转K2型扭力矩，造成扭力矩过大，致使螺栓预紧力过大被拉断，即使没有被拉断，也会因为过大拉伸破坏螺栓内部结构，影响螺栓强度，如果螺栓预紧力过大，将会使螺栓在振动或偶尔过载的情况下产生松动甚至拉断，给货车安全运行留下安全隐患。

3.3.弹簧垫压断或挤出

这些也会造成螺栓松动，原因是心盘安装座不平，也有切割螺栓造成的缺陷；另外还有智能扳机操作不当，扭力矩过大造成的。

三、防范措施及建议

通过以上原因分析，可以看出下心盘螺栓虽小，可它是货车运行中作用巨大。它的松动、折断、丢失就会使车辆在传递纵向力时，心盘相对于摇枕发生位移，甚至发生上心盘脱出以及转向架定位不稳定现象；在车辆传递横向力时，心盘会同样发生横向位置偏移，在通过曲线时，由于离心力的作用，车体相对于转向架发生横向移动，使车辆重心发生偏移，容易造成车辆脱轨和颠覆。同时，心盘松动使车辆在蛇行或通过曲线时车体的横向冲击力加大，会加剧轮缘与钢轨内侧面的磨耗。为确保货车的行车安全，提出如下防范措施及建议：

1.防范措施

1.1.在原规定基础上，缩小心盘螺栓紧固扭力矩的范围，利用智能扳机的拧紧停机功能，使螺栓的预紧力趋于一致。现在我们将转K5、K6型转向架下心盘智能扳机螺栓紧固扭力矩980N.m，那么心盘螺栓拧紧后将会保持在980N.m左右，经实践证明效果明显。

1.2.杜绝使用风扳机组装螺栓。如因条件限制没有智能扳机，也必须使用扭力扳手，确保在紧固松动的心盘螺栓时有符合要求的预紧力。同时，将余下的螺栓用扭力扳手逐一检查，确保8条螺栓紧固力矩在要求的范围内，使螺栓的预紧力趋于一致。

1.3.对螺栓出现滑扣现象要坚决的报废，不能想方设法的使用，这样会给安全带来隐患。

1.4.对检查良好的旧心盘螺栓、螺母，组装前用煤油加变压器油进行清洗除锈，这对螺栓、螺母也起到了防腐处理作用。

1.5.在使用智能扳机时，一定要注意转向架型号，按型号选择扭力并及时确认。如果混装或者错装，螺栓要全部报废更换螺栓，调整扭力矩重新组装。

1.6.组装下心盘螺栓完成后，要逐个认真检查弹簧垫圈，确保弹簧垫圈不折断，不脱出，要注意将下心盘及安装座上打磨平整，特别是安全座下部弹簧垫圈接触面要平整。下心盘螺栓或安装座上不要用氧气切割，确保心盘及安装座面不受损伤。

2.建议

2.1.对下心盘螺栓实行寿命管理，确保货车行车安全。

2.2.对下心盘螺栓进行探伤检查，彻底消除隐患裂纹。

【参考文献】

[1]袁清武,于值亲.车辆构造与检修.北京.中国铁道出版社,2017

[2]铁路货车运用维修规程.北京.中国铁道出版社，2018

[3]中国铁路总公司.铁路货车厂修规程.北京.中国铁道出版社,2019

[4]陈雷 王士铠,黄毅.铁路货车运用维修技术与管理.北京.中国铁道出版社，2005