黃津晶
(北京車輛段 天津綜合組,天津300161)
北京車輛段擔(dān)當(dāng)?shù)奶旖颉獜V州T253/4次25K型客車配屬65輛,其中CW-2C型轉(zhuǎn)向架客車33輛,占配屬車輛的50.08%。CW-2C型轉(zhuǎn)向架客車在實(shí)際運(yùn)用中,多次發(fā)生油壓減振器失效故障,僅自2009年10月至2010年11月,就發(fā)生油壓減振器失效116件,其中,CW-2C型轉(zhuǎn)向架一系垂向油壓減振器(型號(hào)為KONI02A-1606-021)發(fā)生失效故障88件,占失效故障總數(shù)的75.86%。分析CW-2C型轉(zhuǎn)向架一系垂向油壓減振器失效原因,探討改進(jìn)方法,有助于減少油壓減振器失效故障發(fā)生,確保列車運(yùn)行安全。
(1)結(jié)構(gòu)及連接方式
該油壓減振器安裝方式為采用桿—桿連接方式,它的一端與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架相連,另一端與軸箱轉(zhuǎn)臂相連,兩端墊有橡膠墊并用螺栓緊固。其安裝示意圖如圖1所示。技術(shù)參數(shù)見表1。
該油壓減振器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。
(2)失效方式
圖1 CW-2C型轉(zhuǎn)向架輪對(duì)軸箱彈簧裝置
表1 CW-2C型轉(zhuǎn)向架一系垂向油壓減振器的技術(shù)參數(shù)
參考KONI產(chǎn)品設(shè)計(jì)手冊(cè),該型減振器的正常工作壽命為40~50萬km,但實(shí)際上只使用了很短時(shí)間,有的甚至一個(gè)往返便漏泄失效。
從現(xiàn)場查看CW-2C型轉(zhuǎn)向架失效的一系垂向油壓減振器,發(fā)現(xiàn)有兩種故障現(xiàn)象,一種為泄漏失效,一種為連桿從儲(chǔ)油缸底部焊接部分疲勞折斷,兩者比例達(dá)到97∶2,可見泄漏失效為主要故障。
圖2 油壓減振器結(jié)構(gòu)示意圖
(1)漏泄原因分析
從分解CW-2C型轉(zhuǎn)向架失效的一系垂向油壓減振器看,油壓減振器泄漏的部位發(fā)生在活塞桿密封處,如圖2。其原因是由于活塞桿密封為特制材料,正常情況下,該材料遇油后會(huì)膨脹,阻止油向外滲漏,從而起到良好的密封效果,所以在正常情況下,該型號(hào)的油壓減振器使用壽命可達(dá)40~50萬km,但是當(dāng)密封圈磨耗過限或因其他原因損壞時(shí),就會(huì)產(chǎn)生泄漏,影響使用。由于許多油壓減振器是在使用了相當(dāng)短的時(shí)間后就發(fā)生泄漏,所以全部為活塞密封磨耗過限的可能性不大,只能是其他原因造成密封圈損壞。通過現(xiàn)場外觀檢查損壞的油壓減振器,我們認(rèn)為是由于偏磨造成了活塞密封磨耗過限,產(chǎn)生泄漏。活塞密封產(chǎn)生偏磨的原因主要由以下3種誤差所致。
第1種誤差:由于軸箱彈簧撓度不一致,造成空載狀態(tài)下油壓減振器自由長度大于490mm的標(biāo)準(zhǔn)高度,使軸箱轉(zhuǎn)臂會(huì)圍繞定位節(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn),油壓減振器產(chǎn)生的壓縮和拉伸。從圖1中可以看出,在標(biāo)準(zhǔn)工況下,軸箱轉(zhuǎn)臂會(huì)圍繞定位節(jié)點(diǎn)旋轉(zhuǎn),當(dāng)油壓減振器自由長度大于490mm的標(biāo)準(zhǔn)高度時(shí),油壓減振器的軸線就會(huì)發(fā)生變化,產(chǎn)生偏移量A,如將油壓減振器與軸箱的連接看作剛性連接,上下安裝座間會(huì)產(chǎn)生如圖2所示相對(duì)公共軸線的同軸度誤差。
在車輛空載狀態(tài)下,我們隨機(jī)測(cè)量4輛車的油壓減振器的自由長度,如表2所示。
表2 油壓減振器的自由長度 mm
從表2可以看出,油壓減振器的自由長度基本處在490~540mm之間,同軸度誤差變化范圍為0~7.47mm。
第2種誤差:由于運(yùn)行中車輛重載和轉(zhuǎn)向架沉浮和點(diǎn)頭等動(dòng)作,使油壓減振器產(chǎn)生壓縮,而從現(xiàn)場測(cè)量的油壓減振器的最大壓縮行程為40mm,也就是油壓減振器在重載運(yùn)行狀態(tài)下有0~40mm的壓縮行程。經(jīng)計(jì)算,在這個(gè)變化值內(nèi),同軸度誤差變化范圍為-4.22~0mm。
第3種誤差:加工精度誤差、裝配誤差等隨機(jī)誤差,這些誤差對(duì)同軸度誤差往往起決定性的作用。
上述3種誤差的疊加,就是同軸度誤差的最終值,疊加的結(jié)果有可能使誤差減小,但更多的時(shí)候是將誤差放大,從現(xiàn)場用鉛墜實(shí)際測(cè)量的同軸度誤差來看,在車輛空載靜態(tài)下的誤差值基本都超過了允許最大值φ10,有些甚至達(dá)到了φ20。由于油壓減振器的兩端都采用螺栓緊固,雖然在安裝座兩側(cè)墊有橡膠墊片,但也只在同軸度誤差較小時(shí),這個(gè)差值可以通過減振器兩端的橡膠墊片變形來調(diào)整,這時(shí)作用在油壓減振器上的彎矩較小,對(duì)減振器的影響不大;當(dāng)同軸度誤差超出了一定的范圍時(shí),橡膠墊的變形量無法抵消同軸度差值,此時(shí)油壓減振器的兩端均可近似看作剛性連接,這時(shí)要實(shí)現(xiàn)油壓減振器和安裝座的連接,抵消同軸度誤差的影響,就必須靠油壓減振器本身的變形來實(shí)現(xiàn),這樣在運(yùn)行過程中,油壓減振器上作用了一個(gè)相當(dāng)大的交變彎矩,這個(gè)彎矩的存在使油壓減振器的活塞桿、活塞桿密封圈、活塞、儲(chǔ)油缸都產(chǎn)生彎曲或變形,其中活塞桿與活塞桿密封圈之間必然產(chǎn)生偏磨,長期作用使活塞桿密封圈失效,產(chǎn)生漏泄。
(2)連桿折斷原因分析
由于受到交變彎矩的作用,長期作用就會(huì)在連桿與儲(chǔ)油缸底部焊接部分的薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生疲勞斷裂。
綜上所述,CW-2C型轉(zhuǎn)向架一系垂向油壓減振器失效原因是由于上下安裝座間有相對(duì)公共軸線的同軸度誤差存在,使油壓減振器上長期作用有交變彎矩,首先造成活塞桿與活塞桿密封圈產(chǎn)生偏磨,長時(shí)間作用使活塞桿密封圈失效;其次造成連桿與儲(chǔ)油缸底部焊接部分疲勞折斷。
(1)CW-2C型轉(zhuǎn)向架一系垂向油壓減振器的安裝方式不合理,在一系油壓減振器承受軸向拉伸和壓縮的同時(shí),又承受交變彎矩作用,致使油壓減振器漏油失效。
(2)由于加工、組裝誤差和使用過程中的移位等原因,進(jìn)一步加大油壓減振器的同軸度誤差,致使油壓減振器漏油失效。
(3)由于交變彎矩的作用,使連桿與儲(chǔ)油缸底部焊接部分的薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生疲勞斷裂,致使油壓減振器失效。
(4)改變現(xiàn)有CW-2C型轉(zhuǎn)向架一系垂向油壓減振器的連接方式。在不改變現(xiàn)有軸箱、構(gòu)架和油壓減振器結(jié)構(gòu)的前提下,改變連接方式,最好采用關(guān)節(jié)軸承等形式,使油壓減振器工作在最佳條件下。
(5)在安裝或更換油壓減振器的過程中,要嚴(yán)格掌握對(duì)同軸度誤差的要求,確保安裝良好。
(6)對(duì)運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)的油壓減振器同軸度誤差較大的進(jìn)行調(diào)整,盡量減小同軸度誤差對(duì)油壓減振器性能的影響。