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25K型客車抗側滾扭桿裂紋、關節(jié)軸承損壞調查分析
2013-05-23
姜新春
（鐵道部駐濟南鐵路局青島客運分公司驗收室，山東 青島 266002）
（鐵道部駐濟南鐵路局青島客運分公司驗收室，山東 青島 266002）
1 故障情況調查
2002年3月4日，青島客運分公司庫檢車間發(fā)現抗側滾扭桿吊桿脫開故障1件；2001年12月-2002年4月，配屬青島客運分公司的25K型客車，在運行了（80±10）萬km后進行A3級修時，發(fā)現抗側滾扭桿吊桿裂紋4件（見表1）。吊桿裂紋的關節(jié)軸承密封失效，軸承銹蝕、磨損，轉動不靈活；吊桿脫開的關節(jié)軸承密封失效，關節(jié)軸承銹蝕、磨損嚴重。
2002年3月4日，青島客運分公司庫檢車間發(fā)現抗側滾扭桿吊桿脫開故障1件；2001年12月-2002年4月，配屬青島客運分公司的25K型客車，在運行了（80±10）萬km后進行A3級修時，發(fā)現抗側滾扭桿吊桿裂紋4件（見表1）。吊桿裂紋的關節(jié)軸承密封失效，軸承銹蝕、磨損，轉動不靈活；吊桿脫開的關節(jié)軸承密封失效，關節(jié)軸承銹蝕、磨損嚴重。
2002年7月-8月，生產廠家對配屬青島客運分公司的裝用SW-160型轉向架的46輛25K型快速客車更換了抗側滾扭桿的關節(jié)軸承，共發(fā)現關節(jié)軸承故障108件，故障情況見表2。
25K型客車在運行中出現浮沉、橫擺、側滾及伸縮振動時，抗側滾扭桿裝置的節(jié)點（關節(jié)軸承）能滿足6個方向的運動。當車體發(fā)生側滾時，一根連桿向上運動，另一根連桿向下運動，帶動扭臂的一頭向上或向下運動并給扭桿一個力矩，使得扭桿發(fā)生扭轉變形，扭桿產生的反力矩抵抗車體的側滾，從而改善車體性能。
2 原因分析
2.1 關節(jié)軸承端蓋密封失效分析
關節(jié)軸承端蓋橡膠密封失效有2種情況：（1）抗側滾扭桿裝置動作時，端蓋橡膠密封反復受到拉伸和擠壓作用，同樣密封唇口也反復受到拉伸作用，結果使個別密封唇口彈性減弱，唇口與銷軸之間形成間隙，特別是受到拉伸作用時，形成的間隙較大，使塵土顆粒及水汽進入關節(jié)軸承。（2）端蓋橡膠密封在抗側滾扭桿動作過程中，由于橡膠密封一側受到拉伸，一側受到擠壓，從而使橡膠密封產生折皺，有時受到擠壓的橡膠密封與端蓋的金屬凸緣相接觸擠壓。在列車運行過程中，快速客車的抗側滾扭桿頻繁發(fā)生動作，關節(jié)軸承不斷地產生扭轉運動，軸承的端蓋密封反復受到擠壓、拉伸作用，使位于端蓋凸緣處橡膠密封部位受到端蓋凸緣擠壓剪切，產生寬約1mm、具有一定深度的周向損傷，此部位在運用中繼續(xù)受到擠壓拉伸作用，周向損傷逐漸加深，直至產生裂縫。端蓋密封一般產生1道～2道周向裂縫，個別橡膠密封由于橡膠材質的原因，在前蓋凸緣部位和唇口處產生軸向裂縫。
2.2 關節(jié)軸承銹蝕
橡膠密封失效后，遇到雨雪天氣或車上排水時，水汽易通過關節(jié)軸承橡膠密封的裂縫或間隙進入關節(jié)軸承內，使油脂乳化，破壞關節(jié)軸承工作面油脂保護膜。關節(jié)軸承工作面附著水珠時，會產生化學或電化反應而使關節(jié)軸承銹蝕。長時間銹蝕則會產生蝕坑。
2.3 抗側滾扭桿與吊桿脫開
水汽、灰塵顆粒不斷地從密封裂縫處進入關節(jié)軸承內，使關節(jié)軸承銹蝕、磨損、轉動不靈活。在列車運行過程中，抗側滾扭桿往復頻繁扭轉動作，使關節(jié)軸承長期在銹蝕、帶有灰塵顆粒的情況下工作，加速了磨損。關節(jié)軸承工作面（及軸承內的編織物）磨損到一定程度，關節(jié)軸承的竄動量增大，致使列車在運行過程中，關節(jié)軸承在扭轉力的作用下，軸承內外圈分離，造成抗側滾扭桿的吊桿與固定點脫開，影響行車安全。
2.4 關節(jié)軸承防塵擋邊脫出或折斷
抗側滾扭桿關節(jié)軸承擋邊在裝車運用過程中出現了橡膠防塵擋邊脫出或折斷的現象。原因一是由于橡膠防塵擋邊與裝用的擋邊槽配合尺寸不合適，使橡膠防塵擋邊在受關節(jié)軸承作用力時脫出。二是橡膠防塵擋邊在裝車使用中受到定位關節(jié)軸承作用力，使橡膠防塵擋邊唇口部位產生擠壓塑性變形，有的部位受拉局部脫離防塵擋邊槽，若繼續(xù)受拉，超過橡膠擋邊強度極限就會逐漸裂開，繼續(xù)反復受外力作用，再加上橡膠防塵擋邊材質不良，造成了橡膠防塵擋邊折斷而從關節(jié)軸承槽中脫出，作用失效。
3 建議措施
（1）針對抗側滾扭桿及關節(jié)軸承當前存在的故障情況，為避免吊桿脫落，建議在抗側滾扭桿的吊桿處加裝防脫裝置。
（2）改善關節(jié)軸承前蓋橡膠密封的結構，提高密封套的使用時間，基本上保證25K型客車運行（80±10）萬km后，抗側滾扭桿密封不發(fā)生故障，使之與25K型客車A3級修分解檢修規(guī)程相適應，避免密封套在A3級修之前產生裂縫或間隙，使得關節(jié)軸承進入灰塵、水汽，損壞關節(jié)軸承，造成吊桿脫開和吊桿產生裂紋折斷的情況。
（3）針對關節(jié)軸承防塵擋邊的故障情況，一是重新選型，采用不帶防塵擋邊的關節(jié)軸承；二是在橡膠防塵擋邊中加金屬骨架，合理選用防塵擋邊與關節(jié)軸承的配合尺寸。
（4）針對抗側滾扭桿出現的故障，制定合理的檢修工藝，在不分解抗側滾扭桿的前提下，客車庫檢、A1級修、A2級修時，重點加強對抗側滾扭桿的檢查，發(fā)現前蓋密封裂縫及關節(jié)軸承損壞等不良情況時，及時進行處理。
參考文獻：
[1]中華人民共和國鐵道部.25K客車段修規(guī)程[M].北京:中國鐵道出版社，2001.
2 原因分析
2.1 關節(jié)軸承端蓋密封失效分析
關節(jié)軸承端蓋橡膠密封失效有2種情況：（1）抗側滾扭桿裝置動作時，端蓋橡膠密封反復受到拉伸和擠壓作用，同樣密封唇口也反復受到拉伸作用，結果使個別密封唇口彈性減弱，唇口與銷軸之間形成間隙，特別是受到拉伸作用時，形成的間隙較大，使塵土顆粒及水汽進入關節(jié)軸承。（2）端蓋橡膠密封在抗側滾扭桿動作過程中，由于橡膠密封一側受到拉伸，一側受到擠壓，從而使橡膠密封產生折皺，有時受到擠壓的橡膠密封與端蓋的金屬凸緣相接觸擠壓。在列車運行過程中，快速客車的抗側滾扭桿頻繁發(fā)生動作，關節(jié)軸承不斷地產生扭轉運動，軸承的端蓋密封反復受到擠壓、拉伸作用，使位于端蓋凸緣處橡膠密封部位受到端蓋凸緣擠壓剪切，產生寬約1mm、具有一定深度的周向損傷，此部位在運用中繼續(xù)受到擠壓拉伸作用，周向損傷逐漸加深，直至產生裂縫。端蓋密封一般產生1道～2道周向裂縫，個別橡膠密封由于橡膠材質的原因，在前蓋凸緣部位和唇口處產生軸向裂縫。
2.2 關節(jié)軸承銹蝕
橡膠密封失效后，遇到雨雪天氣或車上排水時，水汽易通過關節(jié)軸承橡膠密封的裂縫或間隙進入關節(jié)軸承內，使油脂乳化，破壞關節(jié)軸承工作面油脂保護膜。關節(jié)軸承工作面附著水珠時，會產生化學或電化反應而使關節(jié)軸承銹蝕。長時間銹蝕則會產生蝕坑。
2.3 抗側滾扭桿與吊桿脫開
水汽、灰塵顆粒不斷地從密封裂縫處進入關節(jié)軸承內，使關節(jié)軸承銹蝕、磨損、轉動不靈活。在列車運行過程中，抗側滾扭桿往復頻繁扭轉動作，使關節(jié)軸承長期在銹蝕、帶有灰塵顆粒的情況下工作，加速了磨損。關節(jié)軸承工作面（及軸承內的編織物）磨損到一定程度，關節(jié)軸承的竄動量增大，致使列車在運行過程中，關節(jié)軸承在扭轉力的作用下，軸承內外圈分離，造成抗側滾扭桿的吊桿與固定點脫開，影響行車安全。
2.4 關節(jié)軸承防塵擋邊脫出或折斷
抗側滾扭桿關節(jié)軸承擋邊在裝車運用過程中出現了橡膠防塵擋邊脫出或折斷的現象。原因一是由于橡膠防塵擋邊與裝用的擋邊槽配合尺寸不合適，使橡膠防塵擋邊在受關節(jié)軸承作用力時脫出。二是橡膠防塵擋邊在裝車使用中受到定位關節(jié)軸承作用力，使橡膠防塵擋邊唇口部位產生擠壓塑性變形，有的部位受拉局部脫離防塵擋邊槽，若繼續(xù)受拉，超過橡膠擋邊強度極限就會逐漸裂開，繼續(xù)反復受外力作用，再加上橡膠防塵擋邊材質不良，造成了橡膠防塵擋邊折斷而從關節(jié)軸承槽中脫出，作用失效。
3 建議措施
（1）針對抗側滾扭桿及關節(jié)軸承當前存在的故障情況，為避免吊桿脫落，建議在抗側滾扭桿的吊桿處加裝防脫裝置。
（2）改善關節(jié)軸承前蓋橡膠密封的結構，提高密封套的使用時間，基本上保證25K型客車運行（80±10）萬km后，抗側滾扭桿密封不發(fā)生故障，使之與25K型客車A3級修分解檢修規(guī)程相適應，避免密封套在A3級修之前產生裂縫或間隙，使得關節(jié)軸承進入灰塵、水汽，損壞關節(jié)軸承，造成吊桿脫開和吊桿產生裂紋折斷的情況。
（3）針對關節(jié)軸承防塵擋邊的故障情況，一是重新選型，采用不帶防塵擋邊的關節(jié)軸承；二是在橡膠防塵擋邊中加金屬骨架，合理選用防塵擋邊與關節(jié)軸承的配合尺寸。
（4）針對抗側滾扭桿出現的故障，制定合理的檢修工藝，在不分解抗側滾扭桿的前提下，客車庫檢、A1級修、A2級修時，重點加強對抗側滾扭桿的檢查，發(fā)現前蓋密封裂縫及關節(jié)軸承損壞等不良情況時，及時進行處理。
參考文獻：
[1]中華人民共和國鐵道部.25K客車段修規(guī)程[M].北京:中國鐵道出版社，2001.
來源：《鐵道車輛》2003年06期
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