主要部件
一、构架

  构架由两根侧梁和一根中间横梁焊接成无摇枕的 H型结构,其主要功能是传递牵引及制动力、悬挂驱动 单元、承担车体重量等。

  构架采用低合金高强度钢板,其设计寿命为30 年。按照D顶6700焊接体系的要求进行焊接,通过优 化结构设计和焊接顺序,控制多层焊接时的焊缝层间 温度,使得焊接后不需进行整体退火,一定程度上保障 了构架整体材料力学性能。



二、轮对

  轮对由车轴与车轮压装而成,分为动车轮对和拖 车轮对。车轮为整体辗钢轮,材料为ER8,布氏硬度在 241 ~285 HB。车轮辐板采用直辐板,便于轮盘制动的 制动盘安装,在降噪方面,直辐板带制动盘的车轮对轮轨间产生的撞击噪声有较好的衰减作用。轮对踏面采 用DIN 5573磨耗型踏面。

三、驱动单元

  驱动单元只在动车转向架装有,主要包括牵引电 机、齿轮式联轴节、二级传动齿轮箱、齿轮箱吊杆等。牵 引电机是鼠笼式三相异步交流电机,两台电机在构架上反对称布置,采用圆锥橡胶弹性悬挂,具有输出牵引 扭矩和电能反馈的主要功能。运营过程中牵引电机与 齿轮箱之间存在相对位移,为此采用齿轮式联轴节实 现柔性连接。

四、一系悬挂装置

  系悬挂装置主要由轴箱、橡胶关节、一系圆钢弹 簧、垂向减振器等部件组成,如图1所示。轴箱采用转 臂式定位,实现了不同的纵横向定位高度,增强了转向 架横向动力学性能,各方向上定位相对独立且定位刚度准确稳定,改善了转向架的蛇形运动,是一种无磨 耗、寿命长的高速转向架轴箱定位方式之一。其主要功 能是传递牵引和制动力、缓冲运营中的冲击及振动。

  1—构架;2 —轮对;3—轴箱;4一垂向止挡;5—止挡垫片;6—弹簧 垫片;7—弹簧座;8—一系圆钢弹簧;9一垂向减振器;10—橡胶垫;11一 转臂定位座;12—橡胶关节。

  图1 SF2500型转向架一系悬挂结构

五、基础制动单元

  基础制动单元采用轮盘式的摩擦制动,其夹钳式 制动器分为带停放制动和不带停放制动两种。制动器 设有间隙调整器,具有间隙自动调整功能,使闸片与制 动盘间隙始终保持在规定范围内。采用轮盘制动能更好地满足车辆高速运行的制动热容量要求。

常见故障及维修措施
一、一系圆钢弹簧断裂

  —系圆钢弹簧属一系悬挂装置部件,是车辆重要的承载部件,如图2所示,一系圆钢弹簧是由圆形弹簧 钢热绕而成的同心布置双螺旋弹簧组。为平衡构架四 点的高度公差要求以及调节轮重、轴重超差,使用了厚度不等的调整垫片。弹簧组的使用寿命为200万公里或15年。

  根据广州地铁三号线车辆自2006年以来的运营 情况统计,共有11根一系圆钢弹簧断裂,如图3所示。 从时间上来看,一系圆钢弹簧断裂故障率随运行时间 增加而增加,断裂集中在2011年的7、8、9月份,其时 已运用6年时间。

图3 一系圆钢弹簧历年断裂情况统计

  由于外簧的作用主要是承力,因此其断裂的发生 主要是弹簧组外簧,且多在第一圈,断口成45。角,形 貌较粗糙、模糊,裂纹形式有扩展区和瞬断区,可能是 前期铸造或磕碰所致的缺陷,导致疲劳断裂。

  在车辆AW0空载状态下,弹簧组外、内簧的受力 情况计算如下:

  M=(H「A)xR1;

  N2=(H2-h)xR2 式中:H2—外、内簧在AW0空载状态下的受力,N; HUH厂外、内簧自由高度,mm;

  RUR厂外、内簧弹性刚度,N/mm;

  h—在AW0空载状态下的弹簧组高度,mm。

  代入外簧弹性刚度:(218.9±14)N/mm,内簧弹性刚 度:(123±7)N/mm,计算出外簧受力化=12 478.41 ~ 15 115.21 N,N2=7 934.4-9 412N。可以得知,在弹簧组 中队氣外簧是主要承力部件,而且其下部第一圈是其应力较集中和挠度负荷的承载部位,是断裂的多发 处。

  根据断裂情况,在曰常检修作业中应加强对弹簧 组外簧下部第一圈的检査,如出现断裂,应按要求对同 一条轮对更换同一组别的弹簧组。

二、二系空气弹簧故障

  二系空气弹簧属二系悬挂系统,是保障列车舒适 性的重要部件。空气弹簧主要由紧急弹簧、底板、顶板、 气囊、磨耗板等组成,如图4所示。

  1—上螺钉;2—磨耗板;3—磨耗板螺钉;4—0型密封圈;5—顶板; 6—密封环;7—橡胶气嚢;8—紧急弹簧;9—底板;10—下螺钉;11—下 定位销。

  图4空气弹簧组成

  列车上空气弹簧是“ 二点调平”方式布置,采用独 立的辅助气室,其内没有节流孔。气囊和紧急弹簧是串联工作的,在AW0状态下,当气囊失效时,紧急弹簧可 使车辆地板面高度下降量控制在2mm的限度内。

  广州地铁三号线车辆自2006年以来的空气弹簧 故障情况统计如图5所示。从2006年至2010年故障 率较稳定,主要问题集中在气囊破损漏气;而在2011 年故障率较2010年环比增长了 133%,故障增长点主 要是顶板与环之间漏气,其顶板与环之间是由16颗内 六角螺钉按照对角紧固的原则紧固密接,造成此故障 的发生有可能是组装时的操作工艺未能完全按照工艺 操作要求。

  鉴于空气弹簧故障点的趋势,顶板与环之间漏气 气囊破损漏气是主要问题,在日常的检修中应加强

  和气囊破损漏气是主要问题,在日常的检修中应加强 空气弹簧整件的气密检査和紧急弹簧层间沉降情况, 按照橡胶件的特性气囊应该在运营5年左右的时间进 行更换,防止后续气囊破损故障率的陡增。

三、构架转臂轴向安装处盲孔滑牙

  SF2500型转向架采用的是多自由度、定位刚度优 异的转臂式轴箱设计,为满足高速行驶状态下,轴箱与构架连接稳定,其单个轴箱与构架地连接,是由四颗 ISO8765 M20xl.5x80-8.8的细螺纹距螺栓紧固在构 架转臂处的定位盲孔内。其细螺纹距的紧固连接方式, 能使转向架在运营速度为120 km/h的工况下,较好地 抵抗来自轮轨间及构架与车体间所产生的不同频率下 的振动,连接紧固不易松动,实现不同的纵横向定位刚度和高频率振动下的垂向紧固要求。

  在进行临时性更换轮对及大、架修作业中,轴箱与 构架是须进行拆装作业的。在实际作业中,由于螺纹材 质、装配工艺、疲劳应力等问题,易造成拆装后的构架转臂处螺纹盲孔滑牙。按照修程,车辆运行5年或运营 里程达到60万公里需在车辆段或工厂进行架修,据车 辆架修作业现场统计,一列六节编组的列车共192处 转臂处螺纹盲孔,滑牙故障率高达16.67%~31.25%,使 得走行部的作业质量难以得到保证。

  由于加工误差、人为因素和制造装配工艺等原因, 造成此处拆装作业中容易出现不同程度的滑牙。因此 要视滑牙的部位和严重程度来综合分析,制定具体的解决措施。

  1、滑牙程度轻时的处理措施

  如果螺纹牙只是有少量滑丝,并且大部分螺纹未 损坏情况下,建议先将盲孔内用金属零件清洗剂喷洗 干净,初步清除碎铁屑和杂质;再使用双攻M20xl.5 的手用丝锥进行走牙,进一步清洁残留在碎铁屑和螺纹

  上已固化的螺纹锁固胶。操作前可向盲孔内喷涂一 定量的液体金属防锈润滑油,防止手用丝锥破坏螺纹。 此种处理方法能够修复少量变形螺纹,并去除残留碎

  铁屑及杂质;最后用螺纹通止规检验盲孔内螺纹质量。

  同时,由于转臂处定位盲孔顶部留有加工余量,可 采取补偿定位盲孔螺纹长度的办法,即增加盲孔内螺 纹的长度。用头攻丝锥配合金属防锈润滑油向盲孔内工艺加工孔攻牙,再用二攻丝锥修补螺纹,并用螺纹通 止规检验内螺纹质量,装配时可采用合适长度的螺栓, 并按照规定的扭矩紧固。

  2、滑牙程度重时的处理措施

  由于顶部螺纹是受力集中部位,其螺纹滑牙程度 会较严重。如果盲孔内螺纹滑丝较多且较深,需采用扩 孔攻牙的方法。

  根据构架的设计方案,采用ANSYS有限元分析软 件,在M20螺栓紧固扭矩3.8x105 N-mm,M24螺栓紧 固扭矩6.65x105N.mm的计算载荷下,通过模型建立, 表明扩孔到25 mm时,其安装座的最大应力值均不 超过150 MPa。此处使用M24xl.5的螺栓在6.65x 105N-mm的紧固扭矩作用下,不会出现任何风险。因 此可将构架翻转,水平放置,用适当的扩孔机对孔进行 均匀的周向扩大。如果扩成M22的螺纹孔,其螺纹底径 应扩成20.5 mm,再使用双攻M22x1.5的手用丝锥配合 金属防锈润滑油进行攻牙,用止通规检验盲孔内螺纹质量,装配时采用与之匹配的螺栓,并将紧固扭矩适当增 加。或者采用M20或M22的钢丝螺纹套安装组件,使用 钢丝螺纹套专用丝锥工具,将钢丝螺纹套嵌入转臂处定位盲孔内,最后按照规定扭矩紧固合适的螺栓。

  在完成以上维修后,还须在经维修的转臂处外侧 作好标记,方便在日常检修中重点检査该转臂处的螺 栓紧固情况,如有松动应立即处理。

参考文献

  [1].袁帅,SF2500型转向架结构与故障维修[J].电力机车与城轨车辆,2013,,3(1):75-77