25K型客車抗側滾扭桿裂紋、關節軸承損壞調查分析
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，發現抗側滾扭桿吊桿裂紋4件（見表1）。吊桿裂紋的關節軸承密封失效，軸承銹蝕、磨損，轉動不靈活；吊桿脫開的關節軸承密封失效，關節軸承銹蝕、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，發現抗側滾扭桿吊桿裂紋4件（見表1）。吊桿裂紋的關節軸承密封失效，軸承銹蝕、磨損，轉動不靈活；吊桿脫開的關節軸承密封失效，關節軸承銹蝕、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軸承，共發現關節軸承故障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點（關節軸承）能滿足6個方向的運動。當車體發生側滾時，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 關節軸承端蓋密封失效分析
關節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生動作，關節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，水汽易通過關節軸承橡膠密封的裂縫或間隙進入關節軸承內，使油脂乳化，破壞關節軸承工作面油脂保護膜。關節軸承工作面附著水珠時，會產生化學或電化反應而使關節軸承銹蝕。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軸承內，使關節軸承銹蝕、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。關節軸承工作面（及軸承內的編織物）磨損到一定程度，關節軸承的竄動量增大，致使列車在運行過程中，關節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 關節軸承防塵擋邊脫出或折斷
抗側滾扭桿關節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，若繼續受拉，超過橡膠擋邊強度極限就會逐漸裂開，繼續反復受外力作用，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生故障，使之與25K型客車A3級修分解檢修規程相適應，避免密封套在A3級修之前產生裂縫或間隙，使得關節軸承進入灰塵、水汽，損壞關節軸承，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，發現前蓋密封裂縫及關節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客車段修規程[M].北京:中國鐵道出版社，2001.
2 原因分析
2.1 關節軸承端蓋密封失效分析
關節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生動作，關節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，水汽易通過關節軸承橡膠密封的裂縫或間隙進入關節軸承內，使油脂乳化，破壞關節軸承工作面油脂保護膜。關節軸承工作面附著水珠時，會產生化學或電化反應而使關節軸承銹蝕。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軸承內，使關節軸承銹蝕、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。關節軸承工作面（及軸承內的編織物）磨損到一定程度，關節軸承的竄動量增大，致使列車在運行過程中，關節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 關節軸承防塵擋邊脫出或折斷
抗側滾扭桿關節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，若繼續受拉，超過橡膠擋邊強度極限就會逐漸裂開，繼續反復受外力作用，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生故障，使之與25K型客車A3級修分解檢修規程相適應，避免密封套在A3級修之前產生裂縫或間隙，使得關節軸承進入灰塵、水汽，損壞關節軸承，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，發現前蓋密封裂縫及關節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客車段修規程[M].北京:中國鐵道出版社，2001.
來源：《鐵道車輛》2003年06期
