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1、K18k型貨車上下部傳動(dòng)軸連桿故障分析
摘 要：單位購進(jìn)的10輛三段式連桿K18K型車，多次發(fā)生連桿對絲斷裂現(xiàn)象，造成底開門無法正常開啟或關(guān)閉，延誤整列車在卸車貨位上的停時(shí)，經(jīng)過對故障原因進(jìn)行分析并采取防治措施，確保礦區(qū)列車正常運(yùn)輸。
關(guān)鍵詞：K18k;連桿;斷裂;措施
中圖分類號：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1006-8937（2016）32-0084-02
1 問題的提出
K18K型漏斗車是專供運(yùn)送煤炭的無蓋漏斗車，適用于固定編組、循環(huán)使用、定點(diǎn)裝卸、大量運(yùn)轉(zhuǎn)或消耗煤炭的港口、廠礦企業(yè)運(yùn)用，卸貨方式分為風(fēng)動(dòng)卸貨和手動(dòng)卸貨，集團(tuán)公司現(xiàn)采用手動(dòng)方式。目前，
2、我處K18自備車傳動(dòng)軸連桿有三段式連桿和二段式連桿兩大類。2006年我處購進(jìn)的10輛K18k型車，連桿為三段式連桿，在投入運(yùn)用后，多次發(fā)生直徑35 mm的連桿對絲斷裂現(xiàn)象，造成無法開啟或關(guān)閉底開門故障，影響車輛運(yùn)用，延誤整列車在卸車貨位上的停時(shí)。
2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理分析
2.1 手動(dòng)開啟關(guān)閉底開門動(dòng)作過程
手動(dòng)開啟關(guān)閉底開門動(dòng)作過程，如圖1所示。
K18K風(fēng)動(dòng)、手動(dòng)卸貨機(jī)構(gòu)都位于車底架之上2位端，手動(dòng)卸煤時(shí)，扳動(dòng)手輪帶動(dòng)蝸桿，蝸桿帶動(dòng)蝸輪，再通過離合器帶動(dòng)上部傳動(dòng)軸，通過上曲拐、連桿、下曲拐以帶動(dòng)下部傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)杠桿、拉桿，推開底門。
2.2 連桿鎖閉（二級
3、鎖閉）原理
為了確保底門鎖閉可靠，防止鎖體在運(yùn)行時(shí)震動(dòng)自開，在兩極傳動(dòng)的上、下軸之間，設(shè)計(jì)了一個(gè)過死點(diǎn)才可開啟的連桿，將下部傳動(dòng)軸鎖在指定的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。使鎖體鎖在指定位置，形成了二級鎖閉狀態(tài)。所謂"死點(diǎn)";，是指連桿的兩端轉(zhuǎn)軸中心與上部傳動(dòng)軸的中心處在一條直線那個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)。如圖2所示，圖示狀態(tài)是鎖閉位，已過死點(diǎn)。連桿兩端轉(zhuǎn)軸連線與上部傳動(dòng)軸中心存在一個(gè)偏心距（15 mm），若在下部傳動(dòng)軸上施加逆時(shí)針扭矩想把底門打開，則上部傳動(dòng)軸反而需順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿這時(shí)又緊靠在上部傳動(dòng)軸的左側(cè)，限制住上部傳動(dòng)軸不能順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，所以下部傳動(dòng)軸主動(dòng)施力是不可能打開底門的。要把底門打開，必須在上部傳動(dòng)軸上施加
4、逆時(shí)針扭矩，才能帶動(dòng)上曲拐、連桿、下曲拐、下部傳動(dòng)軸、杠桿、底門拉桿，從而把底門打開。
2.3 底開門鎖體鎖閉原理
散粒貨物壓力由底門上的底門銷3傳給鎖體5上的圓弧面。圓弧面是以鎖體轉(zhuǎn)動(dòng)中心為圓心的圓弧，因此作用在鎖體上的底門壓力通過鎖體的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。底門銷3壓在圓弧面的任意點(diǎn)上，鎖體與底門銷均呈平衡狀態(tài)。即兩者呈隨遇平衡狀態(tài)。鎖體不會(huì)因底門銷3作用在鎖體上的力增大或減小轉(zhuǎn)動(dòng)。鎖體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要克服底門銷壓在鎖體上所形成的摩擦力。如圖3所示。
3 故障分析
近幾年來，隨著我國鐵路運(yùn)能和速度的不斷提高，對貨車的平穩(wěn)性要求越來越高，在軸重不變的情況下，隨著速度的提高，車輛的垂向高
5、頻振動(dòng)（即在縱垂面內(nèi)的浮沉及點(diǎn)頭） 與車體（簧上質(zhì)量） 成正比，即簧上質(zhì)量越大車輛的振動(dòng)頻率越高，貨車運(yùn)行的平穩(wěn)性越低，"國鐵";對簧上質(zhì)量的設(shè)計(jì)要求是盡可能降低其質(zhì)量，三段式連桿是"國鐵";采用的新技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)是可有效降低簧上質(zhì)量，提高車輛高速運(yùn)行的平穩(wěn)性，缺點(diǎn)是會(huì)造成抗扭力和剪切力能力降低，但因"國鐵";列車運(yùn)行跨距較大（即裝卸頻率不高），斷絲故障發(fā)生率不高。
通過以上結(jié)構(gòu)原理研究以及對故障車的現(xiàn)場勘察分析，由于礦區(qū)鐵路裝載、卸貨條件環(huán)境較差，在打開或關(guān)閉底開門過程中，由于采用帶"空行程";的兩齒離合器，留有146度的自由轉(zhuǎn)動(dòng)角，連桿對絲承受較大的扭力，特別是在重車泄空瞬間，在水平方向
6、承受較大剪切力，在關(guān)門時(shí)，又受到反向的剪切力，導(dǎo)致對絲疲勞斷裂。使上部傳動(dòng)軸與下部傳動(dòng)軸失去聯(lián)系，此時(shí)底開門鎖閉僅靠底門上的鎖體作用，二級鎖閉失去作用，同時(shí)也無法開啟和關(guān)閉底開門。
4 采取的措施
根據(jù)K18底開門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用原理以及造成對絲斷裂的原因，為此我單位初步確立兩套整改方案：
①不改變生產(chǎn)廠設(shè)計(jì)方式，更換對絲材質(zhì)，選用有較高強(qiáng)度的45#鋼加工對絲;
?、诟淖兩a(chǎn)廠設(shè)計(jì)方式，選用技術(shù)成熟、目前從未出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象的二段式連桿，如圖4所示。
在初期選用有較高強(qiáng)度的45#鋼加工對絲，在裝配試運(yùn)用后，仍出現(xiàn)斷裂故障，所以放棄此方案。二段式連桿是成型技術(shù)，已運(yùn)用近三十年
7、，它雖比三段式連桿重，但因礦區(qū)鐵路車輛運(yùn)行速度較低（一般在50 km/h以下），其重量不足以影響車輛的運(yùn)行平穩(wěn)性;
其次測繪二、三段式連桿連接栓孔位置、尺寸完全匹配;第三現(xiàn)車測量二、三段式連桿端部銷孔連線與上部傳動(dòng)軸的偏心距，二者相同;
第四因其能承受較強(qiáng)地扭力和剪切力，能夠滿足礦區(qū)高頻裝卸的要求，確保行車安全，提高車輛運(yùn)用率。具體實(shí)施如下：
?、偻ㄟ^底開門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將底門鎖閉;
?、谌コ芜B桿與上曲拐和下曲拐的開口銷和圓銷，此時(shí)底開門通過鎖體鎖閉不會(huì)自動(dòng)打開;
?、鄱芜B桿上端與上曲拐通過圓銷連接;
④調(diào)整二段連桿下端絲桿并與下曲拐通過圓銷連接。
5 改造效果
改造后的車輛在其車體上涂打"連桿試驗(yàn)車";標(biāo)記，經(jīng)過7個(gè)月的實(shí)際運(yùn)用，二段式連桿一切正常，未發(fā)生彎曲變形、裂紋狀況。提高了連桿的強(qiáng)度，抗扭力和水平方向剪切力能力大幅提升，確保底開門閉鎖系統(tǒng)的完整性，避免了因?qū)z斷裂造成無法開啟或關(guān)閉底開門故障，有效防止底開門自動(dòng)開啟煤炭漏泄事故的發(fā)生。避免了資源損失以及由此可能引發(fā)車輛顛覆脫軌事故的發(fā)生。
參考文獻(xiàn)：
【1】 李生榮.330 kVGIS傳動(dòng)連桿脫落原因分析及整改措施.中國新技術(shù) 新產(chǎn)品，2013，（10）.
K18k型貨車上下部傳動(dòng)軸連桿故障分析
