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1、K18k型貨車上下部傳動軸連桿故障分析
摘 要：單位購進的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閉，延誤整列車在卸車貨位上的停時，經(jīng)過對故障原因進行分析并采取防治措施，確保礦區(qū)列車正常運輸。
關鍵詞：K18k;連桿;斷裂;措施
中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）32-0084-02
1 問題的提出
K18K型漏斗車是專供運送煤炭的無蓋漏斗車，適用于固定編組、循環(huán)使用、定點裝卸、大量運轉(zhuǎn)或消耗煤炭的港口、廠礦企業(yè)運用，卸貨方式分為風動卸貨和手動卸貨，集團公司現(xiàn)采用手動方式。目前，
2、我處K18自備車傳動軸連桿有三段式連桿和二段式連桿兩大類。2006年我處購進的10輛K18k型車，連桿為三段式連桿，在投入運用后，多次發(fā)生直徑35 mm的連桿對絲斷裂現(xiàn)象，造成無法開啟或關閉底開門故障，影響車輛運用，延誤整列車在卸車貨位上的停時。
2 傳動機構原理分析
2.1 手動開啟關閉底開門動作過程
手動開啟關閉底開門動作過程，如圖1所示。
K18K風動、手動卸貨機構都位于車底架之上2位端，手動卸煤時，扳動手輪帶動蝸桿，蝸桿帶動蝸輪，再通過離合器帶動上部傳動軸，通過上曲拐、連桿、下曲拐以帶動下部傳動軸轉(zhuǎn)動，帶動杠桿、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，防止鎖體在運行時震動自開，在兩極傳動的上、下軸之間，設計了一個過死點才可開啟的連桿，將下部傳動軸鎖在指定的轉(zhuǎn)動位置。使鎖體鎖在指定位置，形成了二級鎖閉狀態(tài)。所謂"死點";，是指連桿的兩端轉(zhuǎn)軸中心與上部傳動軸的中心處在一條直線那個時刻的狀態(tài)。如圖2所示，圖示狀態(tài)是鎖閉位，已過死點。連桿兩端轉(zhuǎn)軸連線與上部傳動軸中心存在一個偏心距（15 mm），若在下部傳動軸上施加逆時針扭矩想把底門打開，則上部傳動軸反而需順時針轉(zhuǎn)動，連桿這時又緊靠在上部傳動軸的左側(cè)，限制住上部傳動軸不能順時針轉(zhuǎn)動，所以下部傳動軸主動施力是不可能打開底門的。要把底門打開，必須在上部傳動軸上施加
4、逆時針扭矩，才能帶動上曲拐、連桿、下曲拐、下部傳動軸、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)動中心。底門銷3壓在圓弧面的任意點上，鎖體與底門銷均呈平衡狀態(tài)。即兩者呈隨遇平衡狀態(tài)。鎖體不會因底門銷3作用在鎖體上的力增大或減小轉(zhuǎn)動。鎖體轉(zhuǎn)動時，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（即在縱垂面內(nèi)的浮沉及點頭） 與車體（簧上質(zhì)量） 成正比，即簧上質(zhì)量越大車輛的振動頻率越高，貨車運行的平穩(wěn)性越低，"國鐵";對簧上質(zhì)量的設計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，優(yōu)點是可有效降低簧上質(zhì)量，提高車輛高速運行的平穩(wěn)性，缺點是會造成抗扭力和剪切力能力降低，但因"國鐵";列車運行跨距較大（即裝卸頻率不高），斷絲故障發(fā)生率不高。
通過以上結構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，在關門時，又受到反向的剪切力，導致對絲疲勞斷裂。使上部傳動軸與下部傳動軸失去聯(lián)系，此時底開門鎖閉僅靠底門上的鎖體作用，二級鎖閉失去作用，同時也無法開啟和關閉底開門。
4 采取的措施
根據(jù)K18底開門傳動機構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：
?、俨桓淖兩a(chǎn)廠設計方式，更換對絲材質(zhì)，選用有較高強度的45#鋼加工對絲;
?、诟淖兩a(chǎn)廠設計方式，選用技術成熟、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度的45#鋼加工對絲，在裝配試運用后，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，已運用近三十年
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軸的偏心距，二者相同;
第四因其能承受較強地扭力和剪切力，能夠滿足礦區(qū)高頻裝卸的要求，確保行車安全，提高車輛運用率。具體實施如下：
?、偻ㄟ^底開門傳動機構將底門鎖閉;
②去除三段連桿與上曲拐和下曲拐的開口銷和圓銷，此時底開門通過鎖體鎖閉不會自動打開;
③二段連桿上端與上曲拐通過圓銷連接;
?、苷{(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"連桿試驗車";標記，經(jīng)過7個月的實際運用，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閉底開門故障，有效防止底開門自動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：
【1】 李生榮.330 kVGIS傳動連桿脫落原因分析及整改措施.中國新技術 新產(chǎn)品，2013，（10）.
K18k型貨車上下部傳動軸連桿故障分析
