关于CRH2型动车组定位节点修程优化可行性分析

关于 CRH2 型动车组定位节点修程优化
可行性分析
摘要：基于目前中国国家铁路集团有限公司推动CRH2型动车组高级修规程优化工作，为优化匹配高级修检修周期和运行里程，降低检修成本，从定位节点故障分析、仿真分析、检修情况调查及运用品型式试验情况等方面对CRH2型动车组轴箱定位节点120万公里延长进行可行性分析。

关键字：定位节点检修修程优化
1 概述
对于高速动车组、普通铁路客车以及各种城市轨道交通车辆，轮对轴箱定位装置的结构及定位刚度参数不仅对车辆运行稳定性、曲线通过性能和车轮磨耗具有重要影响，同时，对制造和维护的工艺性、安全性和可靠性也有重要影响[1]。

CRH2型动车组轴箱定位节点安装在轴箱体定位转臂及构架之间，结构采用金属—橡胶硫化的弹性元件，为动车组轴箱定位装置提供适当的纵向、横向定位刚度，与轴箱弹簧配合，实现转向架三向定位。

2 现状
2.1现行检修规程内容
鉴于轴箱定位节点对车辆稳定性、平稳性及安全性的影响，运用及各高级修时需对轴箱定位节点进行检查，其中运用修主要对外观状态进行确认，高级修除外观状态外再进行刚度检查，详见表1。

表1 现行检修要求
高级修
2.2 故障总结
运用修（动车组每累计运行4000公里或48小时内）时，未发现轴箱定位节
点外观超限现象。

截至目前，高级修时未发现其刚度超差及芯棒探伤裂纹，报废的节点均为三、四级修时的芯棒磕碰、个别出现橡胶脱落掉块、橡胶表面磨损及少数的橡胶与金
属件结合面之间产生的开裂，产品整体质量可靠。

3 技术分析
根据运用、高级修及潜在故障情况，轴箱定位节点主要故障有芯轴磕碰、橡胶与金属件剥离、橡胶表面异常磨损、橡胶脱落掉块等，具体分析如下：
3.1芯轴磕碰
主要原因为拆卸、运输不当导致。

预防方案为拆卸、运输时对芯轴用橡胶套等做好防护。

3.2橡胶与金属件剥离
主要原因为橡胶与金属粘接部位粘结剂浓度及涂抹不均匀或粘结剂选用不合理，若橡胶与金属粘接部位剥离可能会导致节点性能下降。

预防方案为新造生产时对选用的粘接剂的粘接性能进行验证，胶水使用前进行充分搅拌，胶水涂装后加强检验并对出厂产品的粘接性能进行检验；车辆运用、维修过程中对产品橡胶表面状态进行检查。

在ABAQUS中建立模型并根据轴箱定位节点受力状态施加载荷，得出橡胶部分的最大主应力分布如图1所示，轴箱定位节点应力最大位置是芯轴法兰面与橡胶粘接部位，可以推断此位置为龟裂、剥离等异常先发处，一级修时该位置便于外观检查，若有异常便于发现。

图1 轴箱定位节点（橡胶）最大主应力分布云图
3.3橡胶脱落、掉块
主要原因为在分解修时轴箱定位节点橡胶表面涂层脱落，再次组装后，橡胶
与轴箱压盖及轴箱体长时间挤压粘连导致的橡胶层被轴箱压盖或轴箱体粘结掉块。

通过对轴箱压盖配合部位增加面漆，可避免问题发生。

4 检修周期延长可行性分析
重点从高级修性能统计变化情况、仿真计算、运用后品型式试验情况等方面
进行可行性论证。

4.1 高级修情况
CRH2型动车组首轮三级修、四级修、次轮三级修时轴箱定位节点径向刚度、
轴向方向刚度均符合三、四级检修规程规定，五级检修出现部分刚度超差现象。

各高级修时轴箱定位节点刚度范围较为稳定，CRH2型动车组轴箱定位节点刚
度在不同检修周期内刚度值均符合检修规程规定要求。

定位节点在达到使用寿命（240万公里时）部分节点刚度出现超差。

4.2仿真计算
鉴于高级修时轴箱定位节点刚度变化情况，从两方面考虑进行仿真计算：一
是轴箱定位节点名义参数、检修参数上、下限，二是各悬挂参数上、下限变动对
车辆动力学性能影响等方面进行了计算。

轴箱定位节点径向刚度从9.59MN/m变化到17.81MN/m范围内，动车组的横
向平稳性指标相差较小、垂向平稳性指标、舒适度指标稍有差异，但所有指标均
在优秀等级范围内；脱轨系数和倾覆系数指标相差较小，且其值均在标准限定值
范围内。

4.3运用后节点型式试验情况
选取运用四级修后随机抽取8个外观状态良好的轴箱定位节点进行了刚度测试、耐久性试验及剖切检查。

4.3.1静刚度试验
根据检修规程的要求，静刚度变化率大于±30%时，轴箱定位节点判定为失效。

按照JIS K 6385标准检验运营120万公里后轴箱定位节点的径向及轴向刚度，测试结果如表2所示。

表2 轴箱定位节点的静刚度变化率
经过120万公里后的节点与目标值相比径向刚度变化率最大为+14.5%，轴向刚度变化率最大为-11.8%。

运营里程达到120万公里的情况下，最大刚度变化率尚未达到检修规程要求的30%，满足检修规程的要求。

4.3.2耐久性试验
对运用120万公里后外观状况良好的定位节点进行台上耐久试验，并按照新品疲劳试验载荷条件要求进行加载，进行600万次耐久后芯轴法兰面橡胶粘接部位有磨耗、龟裂，开裂长度远低于圆周的1/6，满足检修规程要求。

经过600万次耐久试验后径向静刚度为13.07 MN/m，轴向静刚度为4.9 MN/m，仍满足检修规程标准要求。

4.3.3剖切检查
根据耐久性试验后剖切面，芯轴法兰面橡胶粘接部位有龟裂，深度小于5mm （检修规程规定龟裂深度在5mm以上须更换），并未发现粘接剥离等异常，满足既有检修规程要求。

5 总结
定位节点是动车组重要关键部件，对其修程修制的优化要慎重，本文通过对CRH2型动车组轴箱定位节点开展故障分析、仿真分析、检修情况调查及运用品型式试验等方面调查，整体情况良好，具备修程延长的条件。

参考文献
[1] 陆海英. 现代轨道交通车辆用转臂式轴箱结构及定位刚度研究[J] . 机车电传动，2019（3）。