转向架结构及常见故障分析

转向架结构及常见故障分析(08-3209-32)目录第一节：转向架的作用第二节：转向架的主要技术要求第三节：转向架的组成及特点第四节：车架和转向架连接装置的常见故障与分析第五节：转向架构架的常见故障与分析第六节：弹簧减震装置的常见故障与分析第七节：驱动机构的常见故障与分析第八节：基础制动装置的常见故障与分析第一节：转向架的作用转向架是承载车体重量和传递走行动力的导向部件，是大型养路机械的重要组成部分，其主要作用如下：1）承载车体重量转向架作为一个独立的走行装置，它直接支撑车体，承受和传递车架以上各部分（车体，车架，动力传递装置及作业装置等）的重量；2）传递走行动力把轮轨接触处产生的轮轴牵引力，以及通过曲线时轮轨之间的横向作用力传至转向架构架，经过减震环节再传向车体，同时，转向架引导车辆在线路上运行；3）曲线通过转向架可相对车体回转，其固定轴距也较小，故能使车辆顺利通过半径较小的曲线，并大大减少车辆的运行阻力。4）提高车辆的运行平稳性转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，使车体在各振动方向上的位移量减小，提高车辆运行平稳性和安全性。5）保证必要的粘着力和制动力充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离之内停车。6）便于检修转向架是车辆的一个独立部件，在转向架于车体之间尽可能减少联接件。易于从车辆底架下推进，推出，便于检修，有利于劳动条件的改善和检修质量的提高。第二节转向架的主要技术要求转向架是大型养路机械的主要组成部分之一，它用来传递车辆的各种载荷，并利用轮轨间的粘着作用保证牵引力的产生。转向架结构性能的好坏，直接影响大型路养机械的牵引能力、运行品质、轮轨磨耗和运行安全。转向架应具有的技术要求是：（1）强度和刚度转向架各部分必须保证足够的强度和刚度，特别是转向架构架对刚度的要求较高，因为它是转向架的基础，若刚度不足，会影响转向架各部分之间的相对位置。（2）运行横向稳定性在直线地段运行，应有良好的横向稳定性，也即大型养路机械达到最高运行时速时，绝不容许发生蛇行失稳。若发生剧烈蛇行，会产生很大的横向轮轨作用力，造成车轴轴承过热及对线路的破坏，同时影响横向运行品质和运行安全。（3）运行平稳性运行平稳性表示人所感觉到的运行品质，即通常说的舒适度。运行平稳性就表示舒适度，容易使人疲劳，降低机组人员作业的熟练程度。因此，对于大型养路机械转向架的垂向与横向振动，都有明确的限度要求。（4）曲线通过性能转向架的曲线通过性能，关系到大型养路机械通过小半径曲线时的脱轨安全性，以及轮缘与曲线轨侧的磨耗程度，因此，应尽可能提高转向架的曲线通过性能。（5）对线路的动力作用轮轨之间的静载荷并不会产生危害，重要的是大型养路机械运行时产生的动载荷将会危及行车安全性。轮对作用于线路的动作用力随车速的增高而增高，过大的动力作用会加速线路的损坏甚至影响行车安全。为了降低轮轨之间的作用力，要注意尽可能减小簧下质量，改善转向架的横向稳定性和曲线通过性能。（6）保证最佳的黏着条件保证最佳的粘着条件，轴重转移尽量小，以满足提高大型养路机械牵引力的要求。（7）结构简单，安全可靠，维修量少要求转向架各部分在保证运用可靠的前提下，结构应力求简单，材质尽可能统一，以利于制造，方便检修。如采用无磨耗及不需维修的结构形式，就可以减少维修工作量，并延长两次维修间的运行里程。第三节转向架的组成及特点捣固车的转向架不同于其它客车、货车、机车转向架，它是专门为大型养路机械设计的转向架，它有转向架构架、与车轴连接的橡胶弹簧及液压减震器、轮对及轴箱、中心销、旁承、液压支撑、基础制动装置（主动转向架上还装有车轴齿轮箱、过桥传动轴）等组成，有的转向架还装有排障器等。在转向架构架左右側梁上装有平面摩擦式旁承，构架横梁中部有中心销，中心销是通过关节轴承装在横梁上的，中心销上部插入车架上的孔中，并用螺栓和压盖固定。所以车体在通过曲线时可以左右摆动，车体的全部重量通过中心销传递给转向架。轮对及轴箱是通过两个V形橡胶减震弹簧安装在构架的导框内的。为了减小运行时的振动力，在轴箱与构架之间装有液压减振器。在捣固作业时为了保证轨道检测精度，车架与转向架之间要保持相对固定，故在轴箱与构架之间、构架与车架之间装有液压支撑(09-32还增加了锁紧油缸)装置。转向架力的传递：运行时转向架承受三个方向的力，垂直力、纵向力和横向力。力的传递顺序：1.垂直力；车体中心销构架橡胶弹簧轴箱轮对钢轨。(09-32车体-圆弹簧旁承-构架，中心销不承力)2.纵向力；轮对轴箱橡胶弹簧构架中心销车架车钩。(牵引力和制动力）3.横向力；钢轨轮对轴箱橡胶弹簧构架中心销车架。转向架的特点1）构架为钢板焊接的整体框架，各部分断面均为封闭箱形结构，具有结构重量轻、稳定性好、强度和刚度大的特点，能承受车架传来的全部载荷。2)构架和轴箱之间设有金属橡胶弹簧和液压减振器，起缓冲减振作用，能使车辆的垂直振幅得到有效的衰减，保证了车辆区间运行的平稳性和作业检测的准确性。3)轴箱采用金属橡胶弹簧定位，橡胶弹簧垂直方向的刚度比较小，轴箱相对构架在垂直方向有比较大的位移，而它在纵、横向具有适宜的刚度以实现良好的弹性定位。轮对不能自由横动，有利于改善转向架的抗蛇性能力，提高运行平稳性。4)转向架由于采用轴箱弹簧悬挂，其簧下质量仅为轮对和轴箱，从而大大减少了车辆振动的激振力。5)转向架采用滚动轴承轴箱，以利减少车辆起动阻力和运行阻力，适应较高速度运行，并可减少燃轴事故。6)应用磨耗型踏面车轮，可减轻轮轨间的磨耗，提高转向架的曲线通过性能。7)以中心销和旁承作为转向架和车架的连接装置。中心销起传递牵引力和承受横向载荷的作用，同时与旁承一起承受车架的垂向载荷；旁承用以保证车辆顺利通过曲线，同时还具有二系垂向减振作用。8)采用常接触弹性旁承结构，不仅承担一部分垂向载荷，而且可以给运行中的转向架提供一定大小的回转阻力矩，以提高转向架蛇行运动得临界速度及曲线通过性能。9)车轴上设有车轴齿轮箱，起减速并传递走行动力的作用。10)液压支撑及锁紧油缸保证了捣固车必需的检测精度。11)转向架的零部件、紧固件少，轴箱与构架间没有摩擦面，不存在磨耗，无需润滑，结构比较简单，故障较少，检修比较方便。12)吊挂式基础制动装置摆动较大，各轴套磨耗较严重，闸瓦偏磨较多。（缺点）第四节车架和转向架连接装置的常见故障与分析一．中心销中心销的损伤主要有裂纹、磨耗由于中心销承受较大的牵引力和垂直载荷，易于在应力集中处产生裂纹，严重影响行车安全，因此，必须对中心销进行定期探伤检查。中心销的关节轴承使转向架能相对于车架转动，长期使用后，将造成关节轴承磨动面的磨耗。二．旁承旁承有两种结构形式，其故障的形式也不相同。橡胶减震平面摩擦式旁承的损伤主要是摩擦板的磨耗和橡胶减震弹簧因老化、变形引起的弹性衰弱。09-32圆簧弹簧旁承，因要承担车体的垂直载荷，它的摩擦板的磨耗、圆形弹簧是否有裂纹、液压减振器是否失效都是检查的重点。第五节转向架构架的常见故障与分析转向架构架承受并传递车体的垂直载荷及纵、横向作用力，经过轮对传给钢轨，它是转向架受力最大的部件。转向架构架的主要损伤形式有裂纹、弯曲变形和磨耗。转向架的架构采用焊接架构，由于焊接工艺、结构设计和运用等方面的原因，易于在弯角处、吊座耳孔处、原有焊缝缺陷处等受力较大部位产生集中应力，在往复动载荷作用下就易于出现裂纹。1.产生构架裂纹的主要原因有：⑴架构弯角处断面尺寸的突然变化，易产生应力集中而出现裂纹。⑵由于焊接工艺不良产生内应力而出现裂纹。⑶有焊接缺陷，如气孔、砂眼、加渣等，减弱了断面强度，产生局部应力过大而出现裂纹。⑷焊接工艺不当，如未焊接、产生气孔、夹咬边等缺陷，加之焊修前、后热处理不当，在焊修处易发生脆裂。⑸构架上受力较大部位，侧梁导框、中心销边缘易出现裂纹。裂纹的检查方法，一般为目视外观检查，观察易发生裂纹处有无锈线或在油垢处有无细线，也可借助手电筒光线与被检查处成斜交照射来发现。对不易辨认的可疑迹象，可用乙炔焰烘烤的办法来判断，若被烤出呈现明显的缝隙则为裂纹。2.产生磨耗的主要原因有：架构的磨耗主要发生在制动梁吊座耳孔、支杆吊座耳孔处、侧梁导槽的接触面等处。磨耗的检查方法，一般用目视外观检查即可，但也可用样板尺测量磨耗的深度，以确定磨耗的具体尺寸。3.产生弯曲变形的主要原因有：架构弯曲变形有垂直弯曲变形（扭曲）和水平弯曲变形（翘曲）两种形式。架构垂直弯曲的原因多是由于架构受水平冲击使侧梁变形引起；水平弯曲则是架构受到较大的垂直载荷或由于焊接是产生的内应力随着时间的推移而引起永久性变形所致。弯曲变形的检查方法，应在平台上用量具进行测量，以判断架构弯曲变形的程度。第六节弹簧减震装置的常见故障与分析一．金属橡胶弹簧金属橡胶弹簧既承受和传递垂向、纵向及横向载荷，又缓和车辆的振动与冲击，因此，金属橡胶弹簧的状态对转向架的性能影响甚大。金属橡胶弹簧的损伤形式主要是橡胶的老化。橡胶弹簧生产出来半年后，橡胶就逐渐开始老化，静态挠度也逐渐减小，严重者表现为橡胶块龟裂、明显变形、与金属板间粘接脱离等症状，此时，金属橡胶弹簧就必须更换。二、金属螺旋弹簧金属螺旋圆柱弹簧不仅能缓和运行中产生的振动和冲击。还能承受和传递载荷，从而可以减轻车辆各部件及钢轨的损伤，使车辆在线路上平稳运行。如若弹簧发生了故障，轻者失去缓和车辆振动的作用，重者会造成车体倾斜影响行车安全，甚至引起车辆颠覆事故。因此，对弹簧认真检查，发现事故及时处理。金属螺旋圆弹簧的损伤形式主要有裂损、衰弱、腐蚀及磨耗等。凡发现弹簧有裂纹、折损、腐蚀和磨耗过限时，都应更换。弹簧的修理，主要是修复出现衰弱的弹簧。1.裂纹和折损圆弹簧的裂纹和折损经常发生于两端的1.5-2圈内，裂纹一般自簧条内侧开始，这是因为弹簧受扭转与剪切的最大合成应力产生的簧条截面内侧边缘。此外，当弹簧受冲击载荷作用时，支持圈及其附近又首当其冲，这些情况都使此处最易发生折损。圆弹簧裂纹和折损的原因，一方面是因为运用中所受的冲击过大，超出了弹簧的负荷能力；另一方面是由于在弹簧制造或修理是工艺上的缺陷，如淬火回火时温度规范不合要求，或钢组织不均匀，硬度不一致引起局部应力集中等所致；另外，在检修和更换弹簧时，过多的使用锤击造成伤痕也是一个重要原因。2.弹簧衰弱圆弹簧经过长期运用，特别是经过多次修理之后，弹簧易产生自由高降低的现象称为弹簧衰弱。弹簧的衰弱既弹簧的自由高或荷重高降低，是弹簧经常发生的另一种损伤。弹簧衰弱的主要原因有：⑴由于在长期使用中，弹簧承受超载和偏载，负荷过大；⑵因弹簧腐蚀、磨耗后截面积缩小，使工作应力升高；⑶由于多次修理进行加热，造成弹簧表面氧化和严重脱碳，从而降低了弹簧材质的强度极限。个别弹簧衰弱能引起车体倾斜和弹簧承担的载荷不均匀而更进一步导致弹簧的损坏，弹簧衰弱严重时起不到应有的缓和冲击作用。腐蚀及磨耗圆弹簧的腐蚀主要表现在簧条直径的减小。产生腐蚀的原因主要是氧化腐蚀；其次是由于弹簧在多次修理时因加热致使弹簧表面产生氧化皮脱落而造成。弹簧的腐蚀，不仅使弹簧的截面积减小，而且腐蚀处会引起应力集中，成为裂损的因素。圆弹簧的磨耗主要发生在弹簧上、下两端支撑面处，这主要由于弹簧在载荷作用下发生转动摩擦所造成。三．液压减振器液压减振器常见的故障有泄漏、锈蚀和性能不良。1.泄漏由于液压减振器工作时，缸筒内油压可达250KN/m㎡，若缸端密封部的橡胶密封圈有损坏、老化变质、组装时状态不良或密封盖不紧密均能引起工作油泄漏。漏油不但污染环境，而且当油量不足时，液压减振器会失去作用，故密封性能是检修工作中的重要项目，必要时，应更换损坏的密封件。2.锈蚀液压减振器位于车体下部，很容易受污水等腐蚀。防护套锈穿后会失去保护活塞及其它零件的作用；两端连接螺栓锈蚀则造成拆装困难。3.性能不良液压减振器的主要性能指标是阻尼系数。经过长期使用后，液压减振器阻尼系数的大小会发生变化，超出规定的范围，是液压减振器起不到良好的减震作