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1、K18k型貨車(chē)上下部傳動(dòng)軸連桿故障分析
摘 要：?jiǎn)挝毁?gòu)進(jìn)的10輛三段式連桿K18K型車(chē)，多次發(fā)生連桿對(duì)絲斷裂現(xiàn)象，造成底開(kāi)門(mén)無(wú)法正常開(kāi)啟或關(guān)閉，延誤整列車(chē)在卸車(chē)貨位上的停時(shí)，經(jīng)過(guò)對(duì)故障原因進(jìn)行分析并采取防治措施，確保礦區(qū)列車(chē)正常運(yùn)輸。
關(guān)鍵詞：K18k;連桿;斷裂;措施
中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）32-0084-02
1 問(wèn)題的提出
K18K型漏斗車(chē)是專供運(yùn)送煤炭的無(wú)蓋漏斗車(chē)，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(chē)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(gòu)進(jìn)的10輛K18k型車(chē)，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(duì)絲斷裂現(xiàn)象，造成無(wú)法開(kāi)啟或關(guān)閉底開(kāi)門(mén)故障，影響車(chē)輛運(yùn)用，延誤整列車(chē)在卸車(chē)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(kāi)啟關(guān)閉底開(kāi)門(mén)動(dòng)作過(guò)程
手動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉底開(kāi)門(mén)動(dòng)作過(guò)程，如圖1所示。
K18K風(fēng)動(dòng)、手動(dòng)卸貨機(jī)構(gòu)都位于車(chē)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(guò)離合器帶動(dòng)上部傳動(dòng)軸，通過(guò)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(kāi)底門(mén)。
2.2 連桿鎖閉（二級(jí)
3、鎖閉）原理
為了確保底門(mén)鎖閉可靠，防止鎖體在運(yùn)行時(shí)震動(dòng)自開(kāi)，在兩極傳動(dòng)的上、下軸之間，設(shè)計(jì)了一個(gè)過(guò)死點(diǎn)才可開(kāi)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(jí)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(guò)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(mén)打開(kāi)，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(kāi)底門(mén)的。要把底門(mén)打開(kāi)，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(mén)拉桿，從而把底門(mén)打開(kāi)。
2.3 底開(kāi)門(mén)鎖體鎖閉原理
散粒貨物壓力由底門(mén)上的底門(mén)銷(xiāo)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(mén)壓力通過(guò)鎖體的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。底門(mén)銷(xiāo)3壓在圓弧面的任意點(diǎn)上，鎖體與底門(mén)銷(xiāo)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(mén)銷(xiāo)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(mén)銷(xiāo)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(lái)，隨著我國(guó)鐵路運(yùn)能和速度的不斷提高，對(duì)貨車(chē)的平穩(wěn)性要求越來(lái)越高，在軸重不變的情況下，隨著速度的提高，車(chē)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(chē)體（簧上質(zhì)量） 成正比，即簧上質(zhì)量越大車(chē)輛的振動(dòng)頻率越高，貨車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性越低，"國(guó)鐵";對(duì)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(guó)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(chē)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(guó)鐵";列車(chē)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(guò)以上結(jié)構(gòu)原理研究以及對(duì)故障車(chē)的現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)或關(guān)閉底開(kāi)門(mén)過(guò)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(duì)絲承受較大的扭力，特別是在重車(chē)泄空瞬間，在水平方向
6、承受較大剪切力，在關(guān)門(mén)時(shí)，又受到反向的剪切力，導(dǎo)致對(duì)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(kāi)門(mén)鎖閉僅靠底門(mén)上的鎖體作用，二級(jí)鎖閉失去作用，同時(shí)也無(wú)法開(kāi)啟和關(guān)閉底開(kāi)門(mén)。
4 采取的措施
根據(jù)K18底開(kāi)門(mén)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用原理以及造成對(duì)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(shè)計(jì)方式，更換對(duì)絲材質(zhì)，選用有較高強(qiáng)度的45#鋼加工對(duì)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(duì)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(chē)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(chē)輛的運(yùn)行平穩(wěn)性;
其次測(cè)繪二、三段式連桿連接栓孔位置、尺寸完全匹配;第三現(xiàn)車(chē)測(cè)量二、三段式連桿端部銷(xiāo)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(chē)安全，提高車(chē)輛運(yùn)用率。具體實(shí)施如下：
?、偻ㄟ^(guò)底開(kāi)門(mén)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將底門(mén)鎖閉;
?、谌コ芜B桿與上曲拐和下曲拐的開(kāi)口銷(xiāo)和圓銷(xiāo)，此時(shí)底開(kāi)門(mén)通過(guò)鎖體鎖閉不會(huì)自動(dòng)打開(kāi);
?、鄱芜B桿上端與上曲拐通過(guò)圓銷(xiāo)連接;
?、苷{(diào)整二段連桿下端絲桿并與下曲拐通過(guò)圓銷(xiāo)連接。
5 改造效果
改造后的車(chē)輛在其車(chē)體上涂打"連桿試驗(yàn)車(chē)";標(biāo)記，經(jīng)過(guò)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(kāi)門(mén)閉鎖系統(tǒng)的完整性，避免了因?qū)z斷裂造成無(wú)法開(kāi)啟或關(guān)閉底開(kāi)門(mén)故障，有效防止底開(kāi)門(mén)自動(dòng)開(kāi)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(chē)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(guó)新技術(shù) 新產(chǎn)品，2013，（10）.
K18k型貨車(chē)上下部傳動(dòng)軸連桿故障分析
