第二章 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。

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4.减震装置的常见故障与分析

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。

4.1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。

4.2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

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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 5.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

5.1 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。

5.2.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。

5.3.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用。液压减振器阻尼系数发生变化的原因有：内部零件如活塞、活塞环、缸筒等磨损；磨损下得微粒及侵入的尘土使油液污染变质。所以，液压减振器每年都要在专用试验台上进行性能试验，不合格的液压减振器应及时修理或更换。其试验方法和性能指标，要严格按照有关规定。 6 动车转向架故障类型统计

在分析产品故障时，一般是从产品故障的现象入手，通过故障现象(故障模式)找出原因和故障机理。对机械产品而言，故障模式的识别是进行故障分析的基础之一。

由于故障分析的目的是采取措施、纠正故障，因此在进行故障分析时，需要在调查、了解产品发生故障现场所记录的系统或分系统故障模式的基础上，通过分析、试验逐步追查到组件、部件或零件级(如螺母)的故障模式，并找出故障产生的机理。

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故障的表现形式，更确切地说，故障模式一般是对产品所发生的、能被观察或测量到的故障现象的规范描述川。

故障模式一般按发生故障时的现象来描述。由于受现场条件的限制，观察到或测量到的故障现象可能是系统的，如制动系统不能制动;也可能是某一部件，如传动箱有异常响声;也可能就是某一具体的零件，如油管破裂等。因此，针对产品结构的不同层次，其故障模式有互为因果的关系。

故障模式不仅是故障原因分析的依据，也是产品研制过程中进行可靠性设计的基础。如在产品设计中，要对组成系统的各部分、组件潜在的各种故障模式对系统功能的影响及产生后果的严重程度进行故障模式、影响及危害性分析，以确定各种故障模式的严酷度等级和危害度，提出可能采取的预防改进措施.3}。因此将故障的现象用规范的词句进行描述是故障分析工作中不可缺少的基础工作。

依据某检修部门几年内积累的故障数据;故障数据中的列车号主要是从002A到190A;车辆编号是从1车厢到8车厢;二级系统包括车体系统、车外系统、电气系统、给水卫生系统、供风系统、内装系统、转向架系统7大系统;各系统的故障百分比如表1所示。

由表1可知转向架系统在整个动车组系统中故障

频率所占有效百分比达20%以上。根据转向架系统的结构特点和功能，将转向架划分为悬挂装置、架构组成、轮对轴箱定位装置、排障装置、驱动装置、制动装置、转向架配管及配线等川。

依据某机车车辆股份有限公司采集积累的大量使用维护数据，进行了分类处理，得到动车组转向架的故障部位和故障类型表，如表2所示。从表2中明显看出，转向架系统总共有42个故障模式，制动装置包括轮对等故障达到30条，占26.7800,应重点加强与制动装置相

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