浅析横跨梁故障原因及危害

(中铁三局运输工程分公司 山西 晋中 030600)

前言

空重车自动调整装置主要依据车辆载重变化来调整车辆制动力，在制动时需要对车辆的载重情况进行测量。车辆在载重发生变化后，其枕簧以上的部分相对于轨面将产生垂向位移，而枕簧以下部分相对于轨面的位置保持不变，因此在簧下部分安装一横跨梁，通过测量车体与横跨梁间的相对位移，即可知道车辆载重情况。

横跨梁是车辆空重车自动调整装置的重要部件之一，是用5号槽钢压制而成，安装在转向架侧架内侧制动梁上方靠近摇枕并与其平行的位置，横跨梁两端支承在转向架侧架上的横跨梁托上，其间设有磨耗垫板。磨耗垫板及横跨梁托上有长形孔而横跨梁端头上为圆形孔，定位螺栓穿过这些孔起定位作用。定位螺栓的槽形螺母并不紧固，留有3～5mm间隙，用开口销锁定，因此横跨梁支撑在侧架上可左右移动。横跨梁上设有安全吊链，横跨梁中间的触板起支承抑制盘的作用，当车辆载重时抑制盘触头与横跨梁接触后抑制盘和横跨梁的相对高度不变，作为载重时测重的基准，用来和传感阀接触用来感知货物重量的，这样就可以达到无极空重车调整的目的。

随着朔黄铁路运输的高速发展，货车车辆在高速、重载的运行情况下，致使在货车车辆在运行中常有横跨梁故障的发生，在一定程度上影响了运输安全生产，存在着严重的安全隐患。在现场检修过程中发现了一些横跨梁弯曲变形、横跨梁折损、横跨梁螺栓螺母丢失等故障，通过整理统计分析故障原因，并探究列检对横跨梁检查的防范措施。

一、横跨梁故障原因分析

我们从焊修工艺、铸造缺陷、运行环境、翻车作业等方面进行剖析：

1、上拉杆与横跨梁发生配件干涉

通过对横跨梁弯曲部位的外观和位置分析，发现横跨梁弯曲变形多发生在上拉杆通过的地方，弯曲处有明显摩擦、撞击并有凹下去的痕迹，结合C80型铝车结构特点分析，由于C80型铝车的制动装置在车体上端，上拉杆与摇枕、横跨梁距离较近，制动过程中，固定在车体上的杠杆带动上拉杆向斜下方的方向运动，导致上拉杆不再处于水平位置，上拉杆杆头与横跨梁接触，形成卡滞现象，上拉杆杆头拉动横跨梁纵向位移，横跨梁受到强烈冲击，当材质所受应力超过了材质的屈服极限时就会发生弯曲变形，最终造成横跨梁弯曲处受力弯曲变形，制动、缓解过程中反复撞击将导致横跨梁断裂。而变形往往也是产生裂纹和折损的先导，在车辆运行过程中，部件承受着交变振动，加速了裂纹源的出现，加之横跨梁弯曲变形后应力受力状态随之发生变化，使应力急剧上升，裂纹不断扩增因而造成裂纹和折损。

2、翻车机作业造成横跨梁材质损坏

车辆在港口进行翻车作业时，如遇C64K型货车上拉杆脱槽现象，在翻转过程中，上拉杆将以其自重落下，造成与横跨梁磕碰等，严重者导致横跨梁发生严重弯曲变形等，属不正常运用而造成的。

3、横跨梁检修工艺不符合要求

整车落车作业时，检修人员未严格按照落成工艺要求作业，导致横跨梁基准板与触头不正位，在车辆运行过程中，由于振动和交变载荷作用下以及超偏载情况下使得触头与基准板偏离；横跨梁螺栓螺母丢失故障也是检修人员漏装开口销进行锁定或者开口销折断导致横跨梁螺栓螺母在车辆运行过程中由于车辆振动和交变载荷的作用下丢失；而横跨梁螺栓紧固异型故障是检修人员错装定位螺栓和槽形螺母造成的。

4、横跨梁焊接质量不符合要求

从折损的横跨梁故障可以看出，折损部位发生在基准板与杆体的焊缝附近，由磨损程度和裂纹扩展过程分析来看，折损部位为疲劳裂纹导致的，而应力集中是产生疲劳裂纹的最主要原因，横跨梁在焊接过程中焊缝及焊接热影响区容易出现贝氏体、马氏体等淬硬组织，导致焊缝的韧性降低，焊缝收缩受到周围冷金属的牵制作用，所以在焊缝内必然存在残余焊接应力。由于焊缝处塑性和韧性较差，又有较大的焊接应力，并且还有应力集中现象，因此很容易产生裂纹。

5、横跨梁碾压质量不符合要求

横跨梁在碾压之后内部或表面存在一些缺陷是必然的，如气孔、夹渣和缩松等，此缺陷可以看成是宏观裂纹，宏观裂纹的大小随碾压缺陷的状态而定；由于宏观裂纹的存在，造成了受力截面应力分布不均匀，使得裂纹尖端的应力增大，在碾压缺陷部位形成应力集中现象。缺陷越大，应力集中现象也越严重，从而在较低载荷的情况下就能造成裂纹的扩展。

二、横跨梁故障的危害

空重车自动调整装置是保证车辆制动力能否合理分配以及在空重车不同状态下是否具有与之相适应的制动力的关键。横跨梁直接影响空重车调整装置稳定地、准确地分配车辆制动力，列车中制动力分配的合理与否直接关系到车辆的运行品质，如果横跨梁发生故障，将导致空重车调整装置测重不准确，列车中制动力分配不合理，当列车在施行制动时，如果制动力过强，容易将闸瓦与车辆抱死，使列车在钢轨上滑行而擦伤车轮踏面；制动力过小，导致制动距离延长，容易引起列车冒进等事故，危及行车安全。随着重载列车编组辆数的提高，尤其是两万吨铁路货车的开行以及列车运行速度的不断提高，这一问题将更加突出。

三、预防横跨梁故障发生的防范措施

1、对上拉杆结构进行改造，鉴于上拉杆在车辆运行过程中与横跨梁摩擦别劲的实际，为避免上拉杆拉杆头与横跨梁发生配件干涉，建议对上拉杆拉杆头进行改造，由面接触改造成圆弧过渡接触或者延长上拉杆杆头，避免上拉杆杆头与横跨梁发生配件干涉，消除安全隐患。

2、杜绝装卸站翻车机野蛮作业，加强爱车培训教育。

3、建议联系横跨梁制造厂家严格落实横跨梁制造、检修工艺要求。整车落成发生横跨梁不符合工艺要求时，及时进行返工处理。在碾压、煨弯、钻孔、焊接过程中严格按照工艺要求进行作业，保证质量符合运用要求。

4、建议对横跨梁配件进行集中更换。由于横跨梁配件无寿命管理要求，且属于段制品，建议在生产横跨梁时涂打制造日期，便于掌握配件使用时间，同时在车辆检修作业过程中对使用年限较长的横跨梁进行集中更换。运用中发现横跨梁变形故障时，及时更换新品。

5、段修时加强焊修工艺：①焊前要预热,进行局部或全部加热至250-300℃，预热要均匀，可以有效地减少和消除因焊修热影响区的激热所造成的局部应力集中及焊后的变形；②焊后要正火处理，可以有效地减少和消除焊件内应力，恢复焊件基体金属组织及机械性能。

6、列检加强人机结合检修作业质量互控，对于发现的横跨梁故障，要及时进行修理，当现场无法处理时，须联系扣修。

【参考文献】

[1]蔡怀崇、闵行 材料力学[M]西安交通大学出版社，2004；

[2]陈云祥 焊接工艺[M]北京 机械工艺出版社，2002；

[3]刘志远 货车车辆构造与检修 北京：中国铁道出版社，2007年。