HXD2型机车齿轮箱吊耳螺栓断裂原因分析及改进措施
连杆螺栓断裂的主要原因分析.doc
连杆螺栓断裂的主要原因分析通过对47起船用柴油机事故的调查和处理，我们知道在整个柴油机损坏事故中，有25起事故(连杆衬套和曲轴衬套)，占发动机损坏事故的53.1%，11起机体断裂事故，占事故的23.4%，5起自然事故(机器根本无法检查)，占事故的10.8%，4起曲轴断裂事故，占事故的8.5%，1起缸套断裂事故，占事故的2.1%从11起机身断裂事故来看，虽然断裂的连杆螺栓在整机损坏事故中并不占很大比例，但事故后果极其严重，甚至导致整机报废。
为此，笔者根据多年来几台柴油机连杆螺栓断裂的主要原因谈了自己的看法:1.安装过程中螺栓扭矩过大由于连杆螺栓由细螺纹制成，且杆长，因此当螺母拧紧至其正确的拧紧程序时，如果用额外的力拧紧，仍可将其拉出。
因此，由于心理素质差，操作人员往往害怕螺栓松动。
用扭矩仪扳手拧紧不稳定螺栓规定的扭矩。
相反，他们根据经验使用大扳手来施加力。
有时，他们将螺栓拧半圈，以赶上螺母的螺栓孔，导致螺栓承受过大的拉伸应力并产生拉伸变形。
2.安装前对螺栓的技术检查不够为了识别螺栓的质量，从单方面的宏观检查来看，使用没有任何问题的螺栓是不安全的。
相反，应该仔细检查螺栓的每一个细节。
螺栓的质量和是否可以重复使用必须满足以下条件:(1)对拆卸和重新组装的螺栓进行磁探伤。
在没有仪器检查的情况下，螺栓还应确保表面没有裂纹、斑点和凹坑。
(2)由于螺栓采用细螺纹，螺纹表面应无凹痕、毛刺和划痕。
螺栓的配合面应确保所需的:度平滑度。
(3)螺栓拉伸变形的测量方法可用千卡或专用样板测量。
从螺栓支撑面到尾部的长度也可以通过标准螺栓进行检查。
一般情况下，超过0.2%的变形长度应更换。
(4)测量螺栓是否有裂纹的一种简单方法是用绳子提起螺栓，用锤子轻轻敲打，听清楚程序，辨别好坏。
根据对螺栓断裂事故的调查，大多数都是由于忽视上述原因造成的。
3.产品质量不合格。
连杆螺栓看起来很简单，但在技术和材料上更为严格。
通常使用优质碳钢或合金钢(根据高、中、低速柴油机选择)。
HX_D2型机车齿轮箱吊耳螺栓断裂原因分析及改进措施_张锐锋
收稿日期：2012－09－23HX D 2型机车齿轮箱吊耳螺栓断裂原因分析及改进措施张锐锋1，吴勇2，安中正1，施晋2，李富2（1.太原铁路安全监督管理办公室驻湖东电力机务段验收室；2.大秦铁路股份有限公司湖东电力机务：山西大同037001）摘要：针对HX D 2型机车在大秦线牵引2万吨重载列车时出现的齿轮箱吊耳螺栓异常断裂问题，从机车驱动装置特点及齿轮箱受力方面分析螺栓断裂原因，提出了提高螺栓机械性能等级和改进螺栓尺寸与装配工艺的改进措施。
关键词：HX D 2型机车；重载列车；牵引电机；齿轮箱；螺栓中图分类号：U269．6文献标识码：B文章编号：1672－1187（2013）02－0074－02电力机车与城轨车辆Electric Locomotives ＆Mass Transit Vehicles第３６卷第２期２０１３年３月２０日Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．２Ｍａｒ．２０ｔｈ，２０１３运用维保◆◆0引言HX D 2型机车是中国北车集团引进法国阿尔斯通公司技术设计制造的一种先进的大功率交流传动八轴干线货运机车。
机车总功率为10000kW ，单轴功率达1250kW ，轴重可在23t 和25t 之间转换。
湖东电力机务段自2008年开始装备此型机车，用于大秦线2万吨列车的牵引，几年来运用情况良好。
但近一段时期，机车牵引单元中的牵引电机驱动端齿轮箱后吊耳处齿轮箱与牵引电机安装螺栓（简称齿轮箱吊耳螺栓）在运用中多次发生异常断裂现象，已折断160余条，严重影响到机车运输安全。
1HX D 2型机车驱动装置的特点HX D 2型机车转向架驱动方式采用一级减速圆柱直齿轮传动，牵引电机输出的扭矩通过主、从动齿轮传递给轮对，产生轮对牵引力，齿轮润滑采用全封闭齿轮箱，齿轮箱通过螺栓与抱轴承、牵引电机连接。
HX D 2型机车牵引电机主动齿轮安装方式不同于既有机车的悬臂式结构，采用了简支梁安装方式，电机输出端轴承位于电机轴轴端小齿轮外侧，使主动齿轮处于电机齿轮箱侧轴承的内侧，即装于特殊结构的电机端盖的轴承室内，电机端盖与齿轮箱相连接。
HXD2型机车齿轮箱吊耳螺栓断裂原因分析及改进措施
表 １ 螺 栓 的 各 项 机械 性 能 指标
３ ） 由于此 型 机 车 电机悬 挂 仍采 用 传统 的抱 轴式 半 悬 挂 ．牵 引 电机在 机 车运行 过程 中产 生 的各方 向振动
张锐锋 等 ・ Ｈ Ｘ Ｄ ２型机车齿轮箱 吊耳螺栓断裂原 因分析及改进措施 ・ ２ ０ １ ３ 年第 ２期
及轻 微 位移 引起 的应力 和 弯矩 都将 通过 电机 输 出端 端
箱 与牵 引 电机安 装螺 栓 （ 简 称齿 轮箱 吊耳 螺栓 ） 在 运用
ห้องสมุดไป่ตู้
中多 次发 生异 常断裂 现象 ， 已折 断 １ ６ ０余 条 ， 严 重 影 响
到机 车运输 安全 。
１ Ｈ ｘ 。 ２型 机 车 驱 动 装 置 的 特 点
２ 齿 轮 箱 受 力 分 析
机 车运 行 中存 在 着 多种 运 动工 况 ，机 车走 行 部各
部件 的受 力情 况复 杂而 又多 变 ． 工 作状 况十 分恶 劣 。 下
面对 齿 轮箱受 到 的各种 应力 进行分 析 。
１ ） 传 动齿 轮 啮合 处 大小 齿 轮 轮齿 间产 生 的相 互 反
作 用力 ， 此力 随 牵引 力 传递 过 程 中 的变 速 、 换 向、 电制
动 等原 因而 又产 生大 幅变 化 ，从 而 产生 冲击并 通 过轴
承传到 齿轮 箱上 。
２ ） 来 自钢 轨 的 冲击 和振 动 以及 线路 不平 顺 引起 的 对轮对 的附加作 用力 ．这 些力 通过 大小 齿轮 啮合 传 递
输 出端轴 承位 于 电机 轴轴 端小 齿 轮外侧 ，使 主 动齿 轮
处 于 电机 齿轮 箱侧 轴 承的 内侧 ，即装 于特殊 结构 的电
HXD2常见故障处置
HXD2型电力机车常见故障应急处置办法一、HXD2型机车电气故障处理总则⑴HXD2型机车运行中发生故障时，应首先确认主断是否闭合，网压是否正常，压缩机扳键开关是否在“合”位。
⑵发生故障时司机应确认故障，应按故障提示进行操作，如发生牵引变流器、辅变流器隔离类(辅变隔离需断主断后再复位)故障或控制系统故障，可将调速手柄回零后，按压操纵台上的“微机复位”按钮或在微机显示屏“控制-隔离”界面中恢复隔离的变流器；如故障仍不消除，可进行“大复位”处理。
⑶查看故障部件对应的断路器是否闭合，断路器一般集中在微机柜和辅变流柜上，除人为断开外，通常情况下各断路器应在闭合位；此外通用柜上还有一些断路器，注意在机车正常运行时，通用柜上的库用电源断路器（DJ-QUAI）应处于断开位（如图1所示）。
二、HXD2型机车消除故障记忆信号“复位”的含义HXD2型机车“复位”的含义：HXD2型机车使用微机网络控制系统，涉及逻辑判断、自动控制、故障记录与记忆等网络信息传输，故障记忆信号需通过“复位”进行消除方可进行后续操纵，“复位”操纵不能修复任何与硬件有关的故障。
“复位”操作的具体内容如下：1.微机复位：操作部件为司机室“微机复位”按钮；当机车运行中微机控制系统出现保护性封锁及时异常现象时，可按压一次司机台的“微机复位”按钮，由微机控制复位进行消除故障。
2.大复位：操作部件为微机柜“BP-CBA 蓄电池切除按钮”。
注意事项：进行“大复位”操作前，司机须将调速手柄回零，降弓断主断、断电钥匙及停车后进行操作。
3.断蓄电池复位：操作部件为微机柜“BP-CBA 蓄电池切除按钮”及“DJ-BA 蓄电池断路器”。
⑴操作步骤：①将操纵节微机柜“BP-CBA 蓄电池切除按钮”按下，再将操纵节微机柜“DJ-BA 蓄电池断路器”断开。
②再到非操纵节机车将微机柜“DJ-BA 蓄电池断路器”断开。
③“断蓄电池复位”后进行蓄电池组上电时，先将A、B车微机柜“DJ-BA 蓄电池断路器”闭合，待30s后再将操纵节“BP-BA 蓄电池上电按钮”按下。
机车制动盘螺栓断裂问题解析
机车制动盘螺栓断裂问题解析摘要：轮对是电力机车最关键的部件之一，在工作时受力复杂且数值大，其工作性能的好坏直接影响到行车安全，因此在使用过程中应对轮对进行定期的维护和检修。
本文从制动盘检修方面论述了制动盘紧固件对于制动盘运用性能的影响，使轮对的检修技术更加完善。
关键词：机车；轮对；制动盘；螺栓断裂制动盘作为机车转向架驱动装置中极为关键的制动部件,通过与闸片摩擦,可使列车在规定的制动距离内实现减速或停车,其性能直接影响列车的运行状况和乘客的生命安全。
随着列车向高速、重载方向发展,盘形制动逐渐成为列车制动的主要形式。
轮盘制动形式中螺栓一般布置在制动盘摩擦面上,在频繁制动工况下,螺栓会承受巨大的交变载荷,服役环境恶劣,这对制动盘紧固件性能和组装提出了较高的要求。
轮装制动盘结构见图1。
图1 轮装制动盘结构螺栓断裂是制动盘运用过程中常见故障之一，根据制动盘安装结构原理以及螺栓的受力分析，制动盘螺栓主要是起到制动盘的连接作用，其本身并不承受机车制动时制动力矩传递的剪应力。
在运用过程中，螺栓主要受到两种力的作用，即静态夹紧力和交变的工作载荷，而有效的预紧力是保证螺栓在运用中交变工作荷载下与轮辋贴合紧密，连接紧固不松动。
根据断裂螺栓的宏观表面分析，断裂部位无明显的变形，断裂部位都在螺纹尾部尖端，螺栓断面具有贝壳纹，表面宏观特征符合疲劳断裂的特征。
因此通过因果分析图，对可能产生螺栓松动原因进行列举排除，最终确定以下三个可能原因：1）螺栓的安装不满足工艺要求造成预紧力不够；2）螺栓材质本身存在缺陷；3）螺栓表面摩擦系数过大。
1.1组装工艺调查制动盘安装工艺明确要求了车轮和制动盘安装前的准备要求，要求将制动盘的螺栓安装面进行清洁。
经现场勘察，制动盘螺栓安装面进行了清洁工作，现场组装记录证实制动盘组装按照了工艺要求执行。
且发生故障的螺栓均为A品牌，因此可以判定因螺栓安装不满足工艺要求造成预紧力不够的可能性比较小。
1.2断裂样件检测通过将样件送第三方检测，螺栓化学成份、机械性能、金相、硬度等均满足技术规范要求，因此判定螺栓材质本身存在缺陷的可能性极小。
浅谈机车齿轮箱加工工艺的改进
浅谈机车齿轮箱加工工艺的改进机车齿轮箱是转向架驱动单元里的主要配件，该车型齿轮箱中设有各种油槽，将齿轮旋转飞溅起的部分润滑油引流到尺侧抱轴承箱轴承室和电机输出端轴承室，以润滑和冷却轴承。
因此齿轮箱的使用性能和安全性能很高，产品的结构复杂，生产制造要求精度高，不易加工，加工质量一直不稳定，严重影响组装质量。
1 现状调查针对影响和谐机车齿轮箱一次交检合格率的10个检查项点，抽查某月生产的60件产品进行跟踪检查，并对其合格情况进行了统计，其加工一次交检合格率仅为70.67%。
上、下箱体错箱尺寸超差73.86%，是影响HXD2齿轮箱加工一次交检合格率的主要问题。
2 原因分析运用头脑风暴法从人、机、料、法、环五个方面寻找由于上、下箱体错箱尺寸超差造成的齿轮箱质量不合格的原因，并绘制出因果分析图（见图1），从因果分析图中收集所有末端因素进行原因分析。
2.1 培训效果未达到要求做为生产一线单位，查阅关键工序——铣镗工序操作人员的教育培训档案，对操作工熟悉、掌握工艺规程和工艺文件程度进行了打分评定。
检查结果：已对员工进行了培训，并进行了考试，技术理论平均83.4分，质量知识平均85.6分，实际操作平均89.7分，操作工对工艺规程、工艺文件掌握良好。
符合要求。
2.2 机床设备使用频率高由于车间每月的生产任务十分繁忙，相对于机床设备的使用频率高，工作负荷大。
有时为保证生产进度，每天机床的使用时间在20个小时以上，所以对（MCX1000）型卧式加工中心进行了设备精度检验，对运转精度误差进行检测，并对检测的实际情况进行了记录。
检查结果：人员按照保养手册保养；（MCX1000）型卧式加工中心运转精度误差<0.01mm。
符合要求。
2.3 上、下箱合箱任意匹配小组成员仔细研究了HXD2齿轮箱机械加工的工艺规程，齿轮箱加工的精度要求比较高，上、下箱合箱不能任意匹配。
检查结果：通过对现有产品10件产品统计（见表1），任意匹配的合格率仅为30%，因此现有工艺不能满足加工质量要求。
关于HXD2机车TCU电子插件箱故障原因分析及解决办法
关于HXD2机车TCU电子插件箱故障原因分析及解决办法【摘要】针对大秦线HXD2机车TCU电子插件箱故障导致机车电机隔离问题情况，深入查找了TCU故障原因并提出解决办法，有效解决了TCU由于电子插件箱故障引起电机隔离致使机车质量不稳定的情况，保证了大秦线运输运量的顺利完成。
【关键词】HXD2机车；TCU电子插件箱；电机隔离；自控温散热装置1.引言湖东电力机务段现配属HXD2型机车180台，该型机车在运用过程中电机隔离惯性动态故障居高不下，经常导致机破、区停、跳主断，特别是在长大下坡道区段，由于电机隔离后会造成制动力不足，给2万吨重载列车运行带来严重安全隐患。
据统计，由于机车TCU电子插件箱散热不良、温度原因等故障导致的电机隔离占50%以上，因此，分析TCU电子箱故障原因，降低电子箱温度势在必行。
2.电子箱故障原因分析TCU电子插件箱位于牵引变流柜内，属于AGATE control 3系列电子产品，采用6U-21结构机箱，安装在一个7U结构的机箱支架中。
每组TCU对应控制一套四象限整流器和逆变器，驱动一台异步牵引电机，实现独立的单轴控制。
TCU机箱分为两层布置插件板，分为I/O层和PCI层。
插件板位置由各块插件的功能决定，其中I/O层插件板的位置按照标准的设备测试台进行定义，TCU机箱中共有15种16块插件板。
2.1 由于TCU电子箱空间为半封闭状态，机车正常工作时产生的热量无法全部排出，热量聚积使机箱内温度可达60℃以上，每年夏季尤为严重，经常造成CPU死机、通信不畅、元件参数漂移和性能下降等问题；还会造成很多机车动态故障，而机车回段后用试验台对TCU电子箱进行检测时，大部分测试结果却是良好，导致机车故障无法判断。
2.2 由于大秦线是运煤专用线，山区隧道较多，隧道累计有40个之多，机车经常在隧道内运行以及会车导致HXD2型机车的机械间煤灰尘较多，致使电子板散热不良，加快了元器件的老化速度，使得电子板上元器件烧损。
螺栓断裂原因及处理方案
F 2 d c / 4
T
T1 F tan( v ) d 2 / 2 2d 2 F tan( ) v WT d c3 / 16 dc d c2 / 4
T≈0.5σ。
对钢制M10~M68螺栓：τ
d. 危险截面上受复合应力（ σ、 τ T）作用—→强度准则 螺栓为塑性材料—→第四强度理论。
3/17/2015
Mechanical Laod test
3/17/2015
No. 5
金风科技
1、螺栓连接受力形式及预紧力控制
3/17/2015
Mechanical Laod test
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No. 6
金风科技
1、螺栓连接受力形式及预紧力控制
3/17/2015
Mechanical Laod test
3/17/2015
Mechanical Laod test
3/17/2015
No. 13
金风科技
4、处理螺栓断裂的几种方法
1) 如果空间足够可以将螺栓改成双头螺柱。 2) 使用加厚垫圈，将原有连接螺栓加长。 3) 采用特质的受拉螺母结构。 4) 如果确定是螺栓强度不够，可以使用强度更高的螺栓。 5) 对机组进行应力幅或载荷测试，找到螺栓断裂的真正原因，再进行处理。
受拉螺栓 螺栓连接 受剪螺栓 1.2螺栓失效部位 由于机组上只采用受拉螺栓，故在此只分析受拉螺栓。据统计， 对于受拉螺栓，其失效形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳 断裂。
15% 20% 65%
仅受预紧力F’ 紧联接：需拧紧 同时受预紧力F’和工作载荷F
螺栓头部位失效占比15%，螺纹起始部位20%，螺纹旋合部位 65%。
3/17/2015
机车断螺栓检修工艺方法
《装备维修技术》2021年第12期—145—机车断螺栓检修工艺方法马中云 李菁一 李 华（中车大同电力机车有限公司，山西 大同 037038）1 概述螺栓是用螺纹的旋进来夹紧工件的连接部件，电力机车就是由很多的螺栓将各个零部件连接整体。
因此，在机车使用、保养或维修中，经常需要拆解和修复各种各样的螺栓，其中有些螺栓由于过热、锈蚀或装配方面的原因，拆卸困难，如果不采取正确的方法，不但费时费力，影响工作进度，还有发生损坏机车部件或伤害人身的事故。
交直流机车经过长期运用后，由于雨水、盐碱、酸性物质、油腻等锈蚀严重，在交直流机车检修过程中，经常遇到安装螺栓锈蚀严重，无法拆解或拆解过程扭断等现象。
尤其是机车顶盖和转向架部分外漏螺栓，带底孔的螺栓由于长期使用或外漏锈蚀，内牙发生窜扣、掉牙、牙型磨损等现象。
机车检修完毕需要重新更换螺栓，必须采取措施把损坏的螺栓拆解出来，确保更新的螺栓重新安装。
2 机车外部螺栓拆解机车外露螺栓经常受到油腻的浸泡，产生锈蚀，拆解就比较困难，通过现场总结检修工艺方法，总结了“六字”拆解检修螺栓方法，分别是“敲、滴、烧、冲、焊、泡”。
2.1 敲：一般锈蚀的螺栓，先用清理螺栓外部尘垢和锈蚀，再使用螺栓松动剂喷螺纹根部，2分钟后，再用开口扳手逆时针拧一下，顺时针拧一下，如此反复几次后，用力逆时针拧转，即可将螺栓卸出。
敲击法是用铁锤轻轻敲击扳手的手柄或使用铁锤敲击部件表面，让部件和螺栓产生震动后松动，锈蚀的螺钉常会松动以便拧下。
2.2 滴：对锈蚀比较严重的螺栓，采用工艺螺栓松动剂、汽油、柴油棉纱、除锈剂等先进行清理，在螺栓螺母周围螺纹处滴松动剂，然后可以试拧螺栓，如果不行再沿螺钉、螺母缝隙滴入少许机油或菜油，再用手锤在螺栓顶部或四周适当敲击，目的是破坏其锁紧力,震落一部分氧化皮,再用合适的扳手 ，配合钢丝钳、扳手，反复拧转，可以旋下螺栓。
2.3 烧：对锈蚀严重的螺栓，采用局部加热法。
轴箱体吊挂螺栓焊缝开裂问题分析及整改预防措施
轴箱体吊挂螺栓焊缝开裂问题分析及整改预防措施摘要：轴箱体吊挂螺栓在转向架随车体起吊时为主要承力部件，当吊挂螺栓与轴箱体焊缝焊接出现问题时，会引发转向架不能正常起吊，影响车辆正常救援，因此需保证此部位焊接正常。
本文分析了某大型养路机械轴箱体吊挂螺栓焊缝开裂原因，并提出来整改预防措施，为后续转向架相似结构设计提供技术参考。
关键词：大型养路机械、轴箱、焊缝、开裂0、引言大型养路机械在整车起吊或提升过程中，转向架轴箱体与轮对通过起吊板被构架带动进行提升。
转向架设计时，起吊板通过螺栓与焊接在轴箱体上的吊挂螺栓进行连接，在车辆运用过程中，发生吊挂螺栓与轴箱体连接焊缝开裂情况，影响作业；严重情况下可能发生车辆掉道后无法正常救援情况。
1、吊挂螺栓焊缝开裂问题描述某大型养路机械在转向架提升时，出现转向架无法正常提升情况，对转向架状态进行检查时，发现吊挂螺栓与轴箱体焊接处焊缝发生开裂，裂纹起裂部位为焊缝端部位置。
2、吊挂螺栓焊缝开裂原因分析1.1 吊挂螺栓焊缝受力情况分析该车由2台转向架组成，每个转向架设置8个吊挂螺栓，每个吊挂螺栓通过三边角焊缝与轴箱体进行连接。
空车状态下，轴箱弹簧压缩量为84mm，起吊板底面和支持板距离≥50mm，起吊过程中，内外圆弹簧首先回弹50mm至起吊板和支持板接触；起复高度≥50mm时，车轮离开轨面，起吊螺栓承受轮轴和轴箱悬挂装置自重及34mm内外圆簧压缩产生的回弹力。
根据轮轴及内外圆弹簧技术参数，得出每个转向架起吊过程中，4根起吊螺栓总计受力86588N。
具体计算如下：F=4×（163+331）×（84-50）+1.98×9.8×1000=86588(N)平均每个吊挂螺栓焊缝受力为21647N。
从受力分析确认，吊挂螺栓与轴箱体强度可满足使用需求；该型式焊缝主要为焊缝端部受力。
1.2吊挂螺栓与轴箱体焊接工艺分析该起吊螺栓材质为45#钢，轴箱体材质为ZG230-450。
机车传动齿轮箱螺栓的失效分析与改进
（ 下转第 １ ６页）
一 ， —
万方数据
运用检修
铁道机车车辆工人
第 ９ ２０ 年 ９月 期 ０２
不能完全保持垂直重叠， 势必会阻止转向架菱变时， 不能受力一致， 从而使
一片受力较大， 另一片受力较小， 从而出现其中一片集中受力， 超过盖板本
身承受的能力 ， 而被扭 曲撕裂 ， 产生裂纹。
４ 措施及效果 在分析 了原因之后 ， 采取了两方面措施 ： 一是上报路局 ， 由制造厂家来
段里及时焊修或更换 ， 同时提出建议： 在转 ８ Ｇ型、 ８ Ａ 转 Ｇ型下交叉支撑装 置的连接盖板边缘部分加装补强筋， 并相应增大边缘圆弧半径， 消除盖板应 力集中。制造厂家采纳了建议 ， 在现场进行焊修补强。另一方面， 加强对操 作人员的管理， 提高作业人员的责任心， 严格执行 “ 探、 措施。“ 接、 弯” 接” 即在列检作业时， 应提前进入现场， 列车进入检查时， 注意看交叉装置是否 脱落；探” “ 即钻人台车检查时， 应探身过轴检查交叉杆、 盖板是否有裂纹； “ 即弯腰检查交叉杆弯曲、 碰是否过限， 弯” 刮、 端部螺栓是否松动、 止耳是否
松开 。
采取上述措施后 ， 取得了较好的效果。近几个月以来， 交叉支撑装置出 现折断、 裂损和裂纹的状况得以减少， 焊修过的下交叉支撑装置运用良好， 确保了列车提速的实施 。 口
收稿 日期 ：０２ ７ ７ ２０ － － ０ １
（ 上接第 ７页） 强度极为不利。螺纹在轧制成形时， 经过弹塑挤压变形， 在整个牙形表面产 生残余压缩应力。残余压缩应力相当于一种预加载荷， 它与外加交变载荷
图 １ 采用新型垫圈的螺栓
１２ 浮动垫圈；一连接螺栓。 ，－ ； ３
（） ３从加工工艺上改进 螺纹加工采用冷轧制先进工艺， 因为它比证金属纤维连续不断， 使螺纹的疲劳强度 增强 ２ ％左右 ， ５ 而车削和磨削加工螺纹时 ， 牙形金属纤维被切断 ， 这对螺纹
hxd2b型机车牵引电机轴承保持架故障6a数据分析
现场经验机车车辆工艺第6期2019年12月文章编号:1007-6034（2019）06-0052-02DOI：10.14032/j.issn.1007-6034.2019.06.020 HXD2B型机车牵引电机轴承保持架故障6A数据分析常莹（中国铁路上海局集团有限公司徐州机务段，江苏徐州221005）摘要：针对全路出现的多起HXD2B型机车牵引电机轴承故障，从6A数据中分析查找规律要点，对牵引电机驱动端轴承故障数据分析要点进行了总结。
关键词:HXD2B型机车；电机；轴承;6A数据中图分类号:U260.332文献标识码：BHXD2B型机车牵引电机驱动端轴承保持架故障，会给机车走行部带来极大的安全隐患，而一些机车轴承保持架岀现故障时,6A数据及机车走行部车载监测装置分析软件并未出现预、报警提示。
要保证机车走行部的安全，就需要在装置预、报警提示前，提前发现故障苗头，提早处理。
本文通过对上海铁路局徐州机务段HXD2B型机车牵引电机轴承故障数据的分析，对轴承故障发展各阶段分析要点进行总结。
1分析重点步骤11故障早期有少量轴承滚单信息轴承故障初期，轴承滚珠会对保持架进行持续、有规律的冲击，在数据中会出现少量的轴承滚单信息，典型的轴承滚单故障图谱（如:HXD2B型0037号机车22位出现1次轴承滚单信息）如图1所示，有明显边频及调制谱信息。
由于出现数据样本极少，在分析中不易发现，一旦发现，需要引起重视，做好跟踪。
12故障中、后期出现大量轴承保持架冲击信息在故障发展中、后期，保持架由于受到持续的冲击,受到一些损伤，轴承保持架信息会增加更加明显。
典型的保持架故障图谱如图2所示，如HXD2B 型0037号机车22位存在保持架信号明显。
在分析中要注意查看保持架谱线是否清晰突出，前三阶故障谱线与理论谱线是否一一对应，故障严重时会伴随高阶谱线突出现象。
查看时域波形图，是否有规收稿日期：2018-04-20作者简介：常莹（1976-）,男，工程师，本科。
地铁列车转向架轴箱吊耳断裂原因分析
统布置时应注意以下几点：①散热器与风扇的布置应根据当地道路法规要求行驶方向，布置在整车的相反方向侧，例如中国、俄罗斯等地为右行，则布置在整车的左侧，马来西亚、印度、英国等地为左行，则布置在整车的右侧；②整车进排风格栅的开口方向应与风向相同，起到风向导流的作用，格栅面积应在条件允许的情况下尽可能大，是散热器的散热能力得到充分利用；系统布置.机电技术，2019，02.[2]黎灿辉，席力克，刘凌.发动机热管理系统对整车节油性能的评估.汽车电器，2014（3）.[3]卢永生.后置客车冷却系外循环系统的设计与布置新思路客车技术与研究，1998（4）.[4]陈煌熙，刘善锷，等.后置混合动力客车冷却系统总体布置和设计.第七届中国智能交通年会优秀论文集，2011，06. [5]冯水安.客车冷却风扇液压系统设计[J].客车技术与研究，2019（2）.[6]姜明瀚，沈元科.客车智能冷却系统的设计与应用[J].客车技术，2017，02.[7]陈妙才.客车冷却液温度高故障2例[J].汽车维护与修理，图8高温部件未包裹图9机舱温度变化曲线式中各符号说明如下：L———规定使用年限内的总运用公里数，这里为万公里；L1———实测动应力时的运行公里数；σ———各级应力水平的幅值内燃机与配件行驶方向吊耳编号站区间应力（MPa）行驶方向吊耳编号站区间应力（MPa）北客站-韦曲南3号安远门-北大街钟楼-永宁门航天城-韦曲南117115114韦曲南-北客站3号凤栖原-三爻北大街-安远门1161157号钟楼-永宁门航天城-韦曲南21-207号航天城-凤栖原北大街-安远门-20.521.3 1号安远门-北大街钟楼-永宁门航天城-韦曲南18.5-20.5211号北大街-安远门-20.8 5号安远门-北大街钟楼-永宁门航天城-韦曲南1722.5175号北大街-安远门-14表5各个结构吊耳应力幅值较大区间及应力幅值统计对应，吊耳的疲劳许用应力幅，根据《IIW-1823-07/XIII-2151r4-07/XV-1254r4-07》，Q235号钢的疲劳极限为58MPa，铝型材的疲劳极限为25.4MPa。
地铁车辆轴箱吊耳断裂分析及优化
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ２０２２ꎬ４４(２):４６１￣４６７ＤＯＩ:１０ １６５７９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１ ９６６９ ２０２２ ０２ ０２８∗２０２１１２０５收到初稿ꎬ２０２２０１１０收到修改稿ꎮ∗∗姬芳芳ꎬ女ꎬ１９８４年１月生ꎬ河南焦作人ꎬ汉族ꎬ唐山师范学院副教授ꎬ硕士ꎮ主要研究方向为结构设计及仿真分析方面的研究ꎮ地铁车辆轴箱吊耳断裂分析及优化∗ＦＲＡＣＴＵＲＥＡＮＡＬＹＳＩＳＡＮＤＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮＯＦＬＩＦＴＩＮＧＬＵＧＯＦＭＥＴＲＯＡＸＬＥＢＯＸ姬芳芳∗∗１ꎬ２㊀刘东亮３㊀㊀李志永３(１.唐山师范学院ꎬ唐山０６３０００)(２.全州大学ꎬ全州５５０６０)(３.中车唐山机车车辆有限公司ꎬ唐山０６４０００)ＪＩＦａｎｇＦａｎｇ１㊀ＬＩＵＤｏｎｇＬｉａｎｇ２㊀ＬＩＺｈｉＹｏｎｇ２(１.ＴａｎｇｓｈａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＴａｎｇｓｈａｎ０６３０００ꎬＣｈｉｎａ)(２.ＪｅｏｎｊｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＪｅｏｎｊｕ５５０６０ꎬＫｏｒｅａ)(３.ＣＲＲＣＴａｎｇｓｈａｎＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＴａｎｇｓｈａｎ０６４０００ꎬＣｈｉｎａ)摘要㊀地铁车辆的安全性是车辆设计中考虑的重要要素之一ꎮ轴箱吊耳在对整车进行起吊作业时与构架限位止挡配合ꎬ完成转向架起吊功能ꎮ在车辆运营过程中ꎬ吊耳断裂会对车辆运营的安全性造成影响ꎮ首先分析了吊耳的失效类型ꎬ依据车辆设计标准对吊耳结构进行有限元仿真计算ꎬ其结果显示吊耳结构满足静强度和疲劳强度设计要求ꎮ为进一步分析吊耳疲劳断裂原因ꎬ根据静强度结果和疲劳破坏位置ꎬ确定电阻应变计位置ꎬ并对吊耳结构受力情况进行线路实验ꎬ通过实验结果分析得到吊耳发生疲劳断裂的主要原因是共振ꎮ最后从结构和材料两方面对吊耳优化ꎬ有限元分析和实验结果显示方案一为最优方案ꎮ关键词㊀吊耳㊀断裂㊀疲劳㊀损伤中图分类号㊀ＴＨ１３１ ３Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｓｕｂｗａｙｓａｆｅｔｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｉｎｖｅｈｉｃｌｅｄｅｓｉｇｎ.Ｗｈｅｎｌｉｆｔｉｎｇｔｈｅｗｈｏｌｅｖｅｈｉｃｌｅꎬｔｈｅａｘｌｅｂｏｘｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｃｏｏｐｅｒａｔｅｓｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｏｇｉｅｗｉｔｈｔｈｅｆｒａｍｅｌｉｍｉｔｓｔｏｐ.Ｄｕｒｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎꎬｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｗｉｌｌａｆｆｅｃｔｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｖｅｈｉｃｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ.Ｆｉｒｓｔｌｙꎬｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｔｙｐｅｓｏｆｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇａｒｅａｎａｌｙｚｅｄꎬａｎｄｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｄｅｓｉｇｎｓｔａｎｄａｒｄ.Ｉｔｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｈａｔｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｅｎｇｔｈ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｆｕｒｔｈｅｒａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｆａｔｉｇｕｅｆｒａｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇꎬｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｆａｔｉｇｕｅｆａｉｌｕｒｅｐｏｓｉｔｉｏｎꎬａｎｄｔｈｅｏｎ￣ｌｉｎｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓꎬｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｉｎｃａｕｓｅｏｆｆａｔｉｇｕｅｆｒａｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｉｓｒｅｓｏｎａｎｃｅ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｆｒｏｍｔｈｅｔｗｏａｓｐｅｃｔｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍａｔｅｒｉａｌ.Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｓｃｈｅｍｅ１ｉｓｔｈｅｂｅｓｔｓｃｈｅｍｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＬｉｆｔｉｎｇｌｕｇꎻＣｒａｃｋꎻＦａｔｉｇｕｅꎻＤａｍａｇｅＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ:ＪＩＦａｎｇＦａｎｇꎬＥ￣ｍａｉｌ:１５４７８７５２４＠ｑｑ.ｃｏｍＭａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ２０２１１２０５ꎬｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ２０２２０１１０.㊀㊀引言㊀㊀地铁作为城市中有效缓解地面交通压力的重要交通方式ꎬ在人们日常生活中起着非常重要的作用ꎮ地铁车辆的安全性关系人民生命和财产安全ꎬ是车辆设计中考虑的重要要素之一ꎮ轴箱吊耳(见图１)作为车辆轴箱的附件ꎬ其作用是在对整车进行起吊作业时与构架限位止挡配合ꎬ完成转向架起吊功能ꎬ在车辆正常运行时仅承受轴箱传递的振动引起的载荷作用ꎮ在地铁运营过程中发现ꎬ振动载荷的循环作用常引起吊耳的断裂[１￣３]ꎬ一旦吊耳完全断裂掉落轨道ꎬ将造成严重的安全隐患ꎮ㊀４６２㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２２年㊀图１㊀地铁轴箱吊耳及断裂故障图Ｆｉｇ.１㊀Ｆｒａｃｔｕｒｅｆａｕｌｔｄｉａｇｒａｍｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｏｆｍｅｔｒｏａｘｌｅｂｏｘ本文通过对断口形貌分析确定吊耳为疲劳断裂ꎬ根据ＯＲＥＢ１２/ＲＰ１７(８２)提供的Ｇｏｏｄｍａｎ￣ｓｍｉｔｈ钢材疲劳极限图ꎬ利用有限元分析方法对吊耳进行强度和模态分析ꎬ并依据有限元计算结果和断裂位置ꎬ对吊耳进行了线路动应力测试ꎬ得到吊耳发生疲劳断裂的原因ꎮ最后提出三种吊耳结构优化方案ꎬ根据有限元分析和线路实验结果确定优化方案ꎮ１㊀吊耳结构形式及失效类型分析１ １㊀吊耳结构形式㊀㊀吊耳通过螺栓安装于轴箱端盖ꎬ其安装布置图及结构如图２所示ꎬ本结构采用１８ｍｍ厚钢板Ｑ２３５Ｂ机加工制作ꎮ图２㊀转向架吊耳布置图及结构图Ｆｉｇ.２㊀Ｌａｙｏｕｔａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｒａｗｉｎｇｏｆｂｏｇｉｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇ１ ２㊀失效类型分析㊀㊀为获取吊耳断裂失效的更多信息ꎬ分别对两种断裂方式的吊耳进行断口形貌分析ꎮ图３中吊耳断口表面存在明显锈蚀痕迹ꎬ局部可观察到疲劳贝纹线特征ꎬ贝纹线呈 纺锤形 ꎬ断面两侧边缘靠近吊耳与吊环的过渡圆角区域存在多条台阶状条纹ꎬ两侧台阶状条纹向断口中心发展ꎬ在断口中心交汇形成一条平行于轴线的 脊 状形貌区ꎬ由此判断ꎬ断裂起始于两侧吊耳与吊环的过渡圆角表面ꎬ分别向板材心部扩展ꎬ在板材心部交汇形成 脊 状形貌区ꎬ 脊 状形貌区为最终断裂区域ꎮ图３㊀吊耳断裂(一)Ｆｉｇ.３㊀Ｆｒａｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇ(ｏｎｅ)图４中整个断面均较平滑ꎬ断面２/３面积区域较平齐ꎬ另一侧１/３面积区域存在起伏ꎬ由此判断ꎬ吊耳在车辆运行过程中承受横向加速度引起的载荷作用下ꎬ从吊耳一侧起裂ꎬ裂纹不断扩展导致最终结构厚度方向完全断裂ꎮ图４㊀吊耳断裂(二)Ｆｉｇ.４㊀Ｆｒａｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇ(ｔｗｏ)从两种断裂断口相貌分析可知ꎬ图３中吊耳断裂具有双向多源高周低应力疲劳断裂特征ꎬ裂纹源位于吊耳两侧面ꎻ图４吊耳的断口挤压磨损严重ꎬ疲劳断裂的特征已缺失ꎬ裂纹源位于吊耳的侧面[４￣７]ꎮ２㊀吊耳有限元分析㊀㊀为校核吊耳在标准规定的加速度载荷作用下的强度ꎬ对吊耳进行了静强度和疲劳强度分析ꎮ２ １㊀评价方法㊀㊀根据ＯＲＥＢ１２/ＲＰ１７(８２)提供的Ｇｏｏｄｍａｎ￣ｓｍｉｔｈ钢材疲劳极限图ꎬ对结构进行疲劳强度评估ꎬ并且根据结构所用材料的不同采用不同的疲劳极限图ꎬ对于抗㊀第４４卷第２期姬芳芳等:地铁车辆轴箱吊耳断裂分析及优化４６３㊀㊀拉强度为３７０ＭＰａ~５００ＭＰａ的Ｑ２３５Ｂ应采用抗拉强度ȡ３７０ＭＰａ的疲劳极限图ꎬ如图５所示ꎮ由ＯＲＥＢ１２/ＲＰ１７和结构疲劳的相关文献可知ꎬ结构产生疲劳裂纹的方向与最大主应力方向相互垂直ꎬ根据疲劳破坏的这个显著特点ꎬ将三向应力状态转化为单向应力状态ꎬ计算应力循环的平均应力和应力幅值ꎬ根据修正Ｇｏｏｄｍａｎ曲线进行结构疲劳强度评定ꎮ图５㊀疲劳极限图Ｆｉｇ.５㊀Ｆａｔｉｇｕｅｌｉｍｉｔｄｉａｇｒａｍ根据ＯＲＥＢ１２/ＲＰ１７报告给出一种多轴应力状态 单向应力状态转换方法ꎬ该方法的合理性已被证实ꎮ其将多轴应力状态向单轴应力转化的具体方法为:(１)确定结构在不同载荷工况下的主应力值和方向ꎻ(２)取所有载荷工况作用下结构的最大主应力方向为基本应力分布方向ꎬ其值为计算最大主应力σｍａｘꎬ计算其与结构基准线(或计算模型整体坐标系的坐标轴线)的夹角αꎬ如图６ａ所示ꎻ(３)将在其他载荷工况作用下的主应力投影到已确定的最大主应力方向上ꎬ其投影值最小的应力值确定为最小主应力σｍｉｎꎬ如图６ｂ所示ꎮ图６㊀最大和最小主应力的位置Ｆｉｇ.６㊀Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆσｍａｘａｎｄσｍｉｎ根据式(１)~式(３)ꎬ由最大和最小主应力值计算平均应力σｍ和应力幅σａ或应力比Ｒꎬ完成了多轴应力状态向单轴应力状态的转化σｍ＝σｍａｘ＋σｍｉｎ２(１)σａ＝σｍａｘ－σｍｉｎ２(２)Ｒ＝σｍｉｎσｍａｘ(３)㊀㊀(４)根据上式计算得出的平均应力σｍ和应力幅σａ或应力比Ｒꎬ由修正的Ｇｏｏｄｍａｎ疲劳曲线确定相应的许用应力ꎬ根据计算疲劳应力值和许用疲劳应力值对结构的疲劳进行评价ꎮ２ ２㊀有限元模型及工作情况㊀㊀在计算过程中ꎬ结构的有限元网格质量直接影响计算精度ꎮ同时ꎬ为保证小倒角变截面区域的计算精度ꎬ吊耳的有限元模型采用十节点全四面体实体单元进行简化ꎮ为了更好的模拟实际情况ꎬ对吊耳的安装环境 轴箱端盖也进行建模简化ꎬ同样采用十节点全四面体单元简化ꎮ连接螺栓采用梁单元和刚性元模拟ꎮ吊耳的有限元模型如图７ꎮ图７㊀吊耳的有限元模型Ｆｉｇ.７㊀Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇ依据ＥＮ１３７４９«铁路应用轮对和转向架规定转向架构架结构要求的方法»标准ꎬ吊耳加速度载荷如表１ꎬ考虑线路实际运行过程中线路激励的复杂性ꎬ需对各方向的加速度进行组合ꎬ得到吊耳的静强度和疲劳强度计算工况分别见表２和表３ꎮ表１㊀吊耳的加速度载荷列表Ｔａｂ.１㊀Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｌｏａｄｌｉｓｔｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇ方向Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ特殊加速度Ｓｐｅｃｉａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ疲劳加速度Ｆａｔｉｇｕｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ垂向Ｖｅｒｔｉｃａｌʃ７０ｇʃ２５ｇ横向Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅʃ１０ｇʃ５ｇ纵向Ｐｏｒｔｒａｉｔʃ１０ｇʃ５ｇ㊀㊀注:加速度(ｇ＝９ ８１ｍ/ｓ２)ꎬ以上载荷在计算过程中需同时考虑自重引起的惯性载荷的影响ꎮＮｏｔｅ:Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ(ｇ＝９ ８１ｍ/ｓ２)ꎬｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｉｎｅｒｔｉａｌｌｏａｄｃａｕｓｅｄｂｙｓｅｌｆｗｅｉｇｈｔｓｈａｌｌｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｄｕｒｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ.㊀４６４㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２２年㊀表２㊀吊耳的静强度组合工况Ｔａｂ.２㊀Ｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇ工况Ｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ纵向Ｐｏｒｔｒａｉｔ横向Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ垂向ＶｅｒｔｉｃａｌＴＣ０１１０ｇ１０ｇ７１ｇＴＣ０２１０ｇ－１０ｇ７１ｇＴＣ０３－１０ｇ１０ｇ７１ｇＴＣ０４－１０ｇ－１０ｇ７１ｇＴＣ０５１０ｇ１０ｇ－６９ｇＴＣ０６１０ｇ－１０ｇ－６９ｇＴＣ０７－１０ｇ１０ｇ－６９ｇＴＣ０８－１０ｇ－１０ｇ－６９ｇ表３㊀吊耳的疲劳强度组合工况Ｔａｂ.３㊀Ｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇ工况Ｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ纵向Ｐｏｒｔｒａｉｔ横向Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ垂向ＶｅｒｔｉｃａｌＬＣ０１５ｇ－１ｇＬＣ０２－５ｇ－１ｇＬＣ０３－５ｇ１ｇＬＣ０４－－５ｇ１ｇＬＣ０５－－２６ｇＬＣ０６－－－２４ｇＬＣ０７５ｇ５ｇ２６ｇＬＣ０８５ｇ－５ｇ２６ｇＬＣ０９－５ｇ５ｇ２６ｇＬＣ１０－５ｇ－５ｇ２６ｇＬＣ１１５ｇ５ｇ－２４ｇＬＣ１２５ｇ－５ｇ－２４ｇＬＣ１３－５ｇ５ｇ－２４ｇＬＣ１４－５ｇ－５ｇ－２４ｇ２ ３㊀结果分析㊀㊀经有限元计算ꎬ吊耳的各种静强度组合工况中最大应力为９ ６０９ＭＰａꎬ出现在根部内圆弧处ꎬ远小于吊耳的屈服强度极限(２２５ＭＰａ)ꎬ如图８ａꎻ疲劳强度计算结果显示吊耳疲劳载荷全部落入Ｇｏｏｄｍａｎ疲劳极限内ꎬ且疲劳强度裕量非常大ꎬ如图８ｂꎻ吊耳的模态分析结果表明一阶振动模态为横向弯曲模态２７１ ２Ｈｚꎬ如图８ｃꎮ２ ４㊀吊耳线路动强度测试结果分析㊀㊀为验证吊耳在车辆运营过程中的实际受力状态ꎬ并进一步分析其疲劳断裂的原因ꎬ为吊耳结构的优化提供数据支撑ꎬ对吊耳进行了线路动应力测试ꎬ依据有限元计算结果和断裂位置ꎬ在对应位置粘贴电阻应变计ꎬ测试车辆上下行运营过程中测点受力状态ꎬ数据采集频率为２０００Ｈｚꎬ如图９ａꎮ通过对吊耳实际运营状态受力测试结果(载荷最大测点)分析ꎬ发现吊耳上测点的应力状态远比计算结果恶劣ꎬ如图９ｂꎮ测点的频谱图显示吊耳最大振动主频为２６９ ２Ｈｚꎬ如图９ｃꎬ该主频与吊耳的一阶横向弯曲模态非常接近ꎬ导致吊耳在车辆运行过程中发生了共振ꎬ振幅增加致使测点应力增大ꎮ同时ꎬ由于吊耳受到的振动主要来自于车轮多边形㊁钢轨波磨ꎬ随车辆运营里程的增加ꎬ车轮和钢轨状态会持续恶化ꎬ从而引起传递到吊耳处的振动频率也会出现相应变化ꎬ在一个车轮璇轮周期或钢轨打磨周期内ꎬ吊耳受到的振动冲击频率很难避开吊耳自身的共振频率[８￣９]ꎮ图８㊀吊耳计算结果Ｆｉｇ.８㊀Ｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｒｅｓｓｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇ３㊀结构优化结果分析３ １㊀结构优化模型㊀㊀为避免吊耳在运营过程中再次出现断裂情况ꎬ本文从结构㊁材质两个方面对吊耳结构进行优化ꎬ优化方案如表４ꎮ方案１采用２５ｍｍ厚６０８２￣Ｔ６铝合金材质机加工而成ꎬ优化了断面形式ꎬ降低应力集中ꎬ外形上薄下厚ꎻ方案２采用１６ｍｍ厚６０８２￣Ｔ６铝合金材质机加工而成ꎬ优化了断面形式ꎬ降低应力集中ꎬ外形上下等厚ꎬ内环下方为圆弧ꎻ方案３采用１６ｍｍ厚６０８２￣Ｔ６铝合金材质机加工而成ꎬ内环都为直边ꎮ３ ２㊀结果分析㊀㊀利用有限元计算ꎬ获得三种方案的一阶振动频率分别为７５３ ７３Ｈｚ㊁４７６ ３３Ｈｚ㊁４６７ ８７Ｈｚꎬ振动的振型及频率详见表５ꎮ㊀第４４卷第２期姬芳芳等:地铁车辆轴箱吊耳断裂分析及优化４６５㊀㊀图９㊀吊耳实验结果Ｆｉｇ.９㊀Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇ表４㊀结构优化模型及测点布置图Ｔａｂ.４㊀Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇａｎｄｌａｙｏｕｔｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓ方案１Ｏｐｔｉｏｎ１方案２Ｏｐｔｉｏｎ２方案３Ｏｐｔｉｏｎ３表５㊀三种结构方案共振频率Ｔａｂ.５㊀Ｒｅｓｏｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｒｅｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ方案１Ｏｐｔｉｏｎ３Ｏｐｔｉｏｎ２方案３Ｏｐｔｉｏｎ１方案２模型Ｍｏｄｅｌ一阶模态Ｆｉｒｓｔｏｒｄｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ/Ｈｚ７５３ ７３４７６ ３３４６７ ８７㊀４６６㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２２年㊀㊀㊀通过对三种结构方案的线路实测动应力数据(见表６)进行分析ꎬ方案１结构的振动能量集中在５００Ｈｚ~６００Ｈｚꎬ而其结构一阶弯曲模态为７５３ ７３Ｈｚꎬ振动频率避开了一阶弯曲模态ꎬ该结构在车辆运营过程中未发生共振ꎬ其承受的载荷主要是由轨道与车轮接触产生的振动引起ꎻ方案２和方案３结构的振动能量主要集中在４００Ｈｚ~４５０Ｈｚꎬ两种结构的一阶弯曲模态分别为４７６ ３３Ｈｚ和４６７ ８７Ｈｚꎬ两种结构在车辆运营过程中承受的振动频率与一阶弯曲模态接近ꎬ易发生共振ꎬ一旦结构发生共振会使结构的横向振幅增大㊁应力增加ꎬ进而导致结构的疲劳寿命降低ꎬ因此方案一最优ꎮ表６㊀各方案线路测试结果Ｔａｂ.６㊀Ｌｉｎｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｓｃｈｅｍｅ应变￣时间图Ｓｔｒａｉｎ￣ｔｉｍｅｇｒａｐｈ应力￣时间图Ｓｔｒｅｓｓ￣ｔｉｍｅｇｒａｐｈ频谱图Ｓｐｅｃｔｒｕｍ方案１Ｏｐｔｉｏｎ１方案２Ｏｐｔｉｏｎ２方案３Ｏｐｔｉｏｎ３４㊀结论㊀㊀本文对吊耳破坏类型进行分析ꎬ通过有限元计算和线路实验分析其破坏产生的原因ꎬ主要总结如下:１)对于转向架及车体上安装的悬吊类部件结构设计时ꎬ仅依据标准施加加速度载荷进行强度校核是不充分的ꎬ容易出现结构动强度裕量不足ꎬ结构疲劳断裂失效故障ꎻ２)通过有限元仿真计算和线路实验结果分析得到ꎬ吊耳出现断裂主要是由于吊耳最大振动主频与其一阶横弯曲模态非常接近ꎬ导致吊耳在运行过程中发生共振ꎬ其线路实测应力状态比计算结果恶劣ꎻ３)通过对比有限元仿真计算和线路实验结果得到ꎬ优化方案一振动频率避开了一阶弯曲模态ꎬ方案二和方案三在车辆运营过程中承受的振动频率与一阶弯曲模态接近ꎬ易发生共振ꎬ因此方案一为最优方案ꎻ４)作为转向架上非承载部件ꎬ在车辆运营过程中主要承受由于轨道和车轮作用引起的横向振动ꎬ在振动频率接近自身共振频率时吊耳发生共振ꎬ类似的结构和现象在城市轨道车辆上还存在很多ꎬ例如轮缘润滑支架㊁线缆支架等ꎬ这些结构静强度仿真计算中的受力都不大ꎬ但实际应用中却易出现断裂ꎬ对于此类部件ꎬ在计算过程中应进行振动模态分析ꎬ同时分析不同轨道参数㊁车轮状态下的振动传递特性ꎬ避免传递到部件上的振动频率引起部件自振ꎮ参考文献(Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ)[１]㊀石怀龙ꎬ王建斌ꎬ戴焕云ꎬ等.地铁车辆轴箱吊耳断裂机理和试验研究[Ｊ].机械工程学报ꎬ２０１９ꎬ５５(６):１２２￣１２８.ＳＨＩＨｕａｉＬｏｎｇꎬＷＡＮＧＪｉａｎＢｉｎꎬＤＡＩＨｕａｎＹｕｎꎬｅｔａｌ.Ｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｏｆａｘｌｅｂｏｘｏｆｍｅｔｒｏｖｅｈｉｃｌｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ５５(６):１２２￣１２８(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ).[２]㊀覃才ꎬ高㊀阳ꎬ韩㊀健ꎬ等.高速动车组吊耳装置结构参数优化分析[Ｊ].噪声与振动控制ꎬ２０１９ꎬ３９(６):９５￣１０１.ＱＩＮＣａｉꎬＧＡＯＹａｎｇꎬＨＡＮＪｉａｎꎬｅｔａｌ.ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｄｅｖｉｃｅｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄＥＭＵ[Ｊ].ＮｏｉｓｅａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１９ꎬ３９(６):９５￣１０１(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ). [３]㊀杨雨ꎬ周劲松ꎬ孙㊀煜ꎬ等.地铁车辆轴箱吊耳断裂机理分析及优化[Ｊ].城市轨道交通研究ꎬ２０２１ꎬ２４(５):２１２￣２１６.ＹＡＮＧＹｕꎬＺＨＯＵＪｉｎＳｏｎｇꎬＳＵＮＹｕꎬｅｔａｌ.Ｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆａｘｌｅｂｏｘｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｏｆｍｅｔｒｏｖｅｈｉｃｌｅ[Ｊ]㊀第４４卷第２期姬芳芳等:地铁车辆轴箱吊耳断裂分析及优化４６７㊀㊀ＵｒｂａｎＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０２１ꎬ２４(５):２１２￣２１６(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ). [４]㊀ＬｉｕＹＭꎬＭａｈａｄｅｖａｎＳ.Ｍｕｌｔｉａｘｉａｌｈｉｇｈ￣ｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎａｎｄｌｉｆｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｆｏｒｍｅｔａｌｓ[Ｊ].ＩｎｔＪＦａｔｉｇｕｅꎬ２００５ꎬ２７(７):７９０￣８００. [５]㊀ＨｕａＺｏｕꎬＳｈｏｕ￣ＧｕａｎｇＳｕｎꎬＱｉａｎｇＬｉꎬｅｔａｌ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｌｏａｄ￣ｓｔｒｅｓｓｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｂｏｇｉｅｆｒａｍｅｉｎｉｎｔｅｒｃｉｔｙｅｌｅｃｔｒｉｃｍｕｌｔｉｐｌｅｕｎｉｔ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ３１(２):２２７￣２３７.[６]㊀吴圣川ꎬ任鑫焱ꎬ康国政ꎬ等.铁路车辆部件抗疲劳评估的进展与挑战[Ｊ].交通运输工程学报ꎬ２０２１ꎬ２１(１):８１￣１１４.ＷＵＳｈｅｎｇＣｈｕａｎꎬＲＥＮＸｉｎＹａｎꎬＫＡＮＧＧｕｏＺｈｅｎｇꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｏｆｆａｔｉｇｕｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｒａｉｌｗａｙｖｅｈｉｃｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２１ꎬ２１(１):８１￣１１４(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ).[７]㊀于洋ꎬ刘丙林ꎬ马桂财ꎬ等.城市轨道车辆振动损伤分析与研究[Ｊ].机车电传动ꎬ２０１９(４):１２０￣１２５.ＹＵＹａｎｇꎬＬＩＵＢｉｎｇＬｉｎꎬＭＡＧｕｉＣａｉꎬｅｔａｌ.Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｄａｍａｇｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｖｅｈｉｃｌｅｓ[Ｊ].ＬｏｃｏｍｏｔｉｖｅＥｌｅｃｔｒｉｃＤｒｉｖｅꎬ２０１９(４):１２０￣１２５(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ).[８]㊀金学松ꎬ吴㊀越ꎬ梁树林ꎬ等.高速列车车轮多边形磨耗㊁机理㊁影响和对策分析[Ｊ].机械工程学报ꎬ２０２０ꎬ５６(１６):１１８￣１３６.ＪＩＮＸｕｅＳｏｎｇꎬＷＵＹｕｅꎬＬＩＡＮＧＳｈｕＬｉｎꎬｅｔａｌ.Ｐｏｌｙｇｏｎａｌｗｈｅｅｌｗｅａｒꎬｍｅｃｈａｎｉｓｍꎬｉｎｆｌｕｅｎｃｅａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｈｉｇｈ￣ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎ[Ｊ]ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ５６(１６):１１８￣１３６(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ).[９]㊀刘勺华ꎬ邵亭亭ꎬ路纪雷.车辆吊耳支架结构优化分析研究[Ｊ].重庆交通大学学报(自然科学版)ꎬ２０１７ꎬ３６(１１):１００￣１０５.ＬＩＵＳｈａｏＨｕａꎬＳＨＡＯＴｉｎｇＴｉｎｇꎬＬＵＪｉＬｅｉ.Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｓｕｐｐｏｒｔ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ)ꎬ２０１７ꎬ３６(１１):１００￣１０５(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ).。
HXD2牵引电机驱动端端盖裂损故障分析及措施
HXD2牵引电机驱动端端盖裂损故障分析及措施
HXD2牵引电机驱动端端盖裂损故障分析及措施
王胜利;
【期刊名称】《太原铁道科技》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】HXD2型交流传动电力机车作为大秦线牵引2万吨运煤列车的牵引单元，其部分牵引电机驱动端盖出现了异常裂损现象，严重影响了列车的运行安全。
本文对牵引电机驱动端盖出现异常裂损现象进行了探讨分析，提出了改进措施减少了机车事故隐患。
【总页数】3页(P.21-23)
【关键词】重载列车;电机驱动端盖;裂损分析;解决措施
【作者】王胜利;
【作者单位】太原铁路安全监督办公室驻湖东电力机务段验收室;
【正文语种】英文
【中图分类】U264.1
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机车牵引电机接线盒盖板螺栓断裂原因分析及改进
机车牵引电机接线盒盖板螺栓断裂原因分析及改进丁禄振;陈泓宇;孙兵【摘要】对机车牵引电机接线盒盖板紧固螺栓断裂故障原因进行分析,提出了针对性的改进措施.采用改进措施后,故障彻底消除,改进效果显著.%The fasteningbolts of the locomotive traction motor terminal box coverplate had happened fracture in the running,the fracture failure reason was analyzed.The improved solutions were proposed.After improvement,the fault was solved,the application effect was very significant.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2018(045)004【总页数】5页(P94-97,104)【关键词】接线盒盖板;紧固螺栓;剪切作用;疲劳断裂【作者】丁禄振;陈泓宇;孙兵【作者单位】中车株洲电机有限公司,湖南株洲412001;中车株洲电机有限公司,湖南株洲412001;中车株洲电机有限公司,湖南株洲412001【正文语种】中文【中图分类】TM3070 引言大功率交流传动电力机车[1]因其显著的性能及维护优势在我国得到普遍发展应用，牵引电机是其中最核心的部件之一。
牵引电机为高电压大电流电气设备，一般会设置接线盒来连接牵引电机接线端子和机车主电缆。
牵引电机接线盒需有足够的电气间隙和清洁的环境，避免出现接线端子对地放电或爬电，同时货运机车牵引电机多为抱轴安装，牵引电机需要直接承受来自轮轨的冲击振动。
因此,为保证牵引电机可靠运行，要求接线盒盖板具有抗振、密封、绝缘等性能。
此外为了方便牵引电机检修和维护，接线盒盖板还应易于拆卸安装。
自2013年起，多个型号大功率机车牵引电机[2]接线盒盖板紧固螺栓在运行过程中发生松脱、断裂故障，经过多次处理，问题一直未得到有效解决，对行车安全构成威胁，严重影响了机车的正常运用。
关于防止HXD2型电力机车弓网故障的研究
关于防止HXD2型电力机车弓网故障的研究发布时间：2021-12-31T03:13:45.338Z 来源：《中国科技人才》2021年第25期作者：董志强[导读] 1.HXD2型电力机车车顶高压电器部件、主变压器原边对地绝缘不良，接触网电流通过接地点、车体、钢轨形成短路，接触网电流在受电弓滑板与接触网之间产生的电弧烧损接触网。
中国铁路呼和浩特局集团有限公司包头西机务段 014010摘要：HXD2型电力机车在进行升弓作业时，如受电弓风缸阀在未开启状况下进行操作容易发生弓网故障。
为了防止弓网故障的发生，研制了受电弓风缸阀未开启语音提示装置关键词：HXD2电力机车；受电弓；弓网；故障分析；故障处理一、概述1.HXD2型电力机车车顶高压电器部件、主变压器原边对地绝缘不良，接触网电流通过接地点、车体、钢轨形成短路，接触网电流在受电弓滑板与接触网之间产生的电弧烧损接触网。
2.HXD2型电力机车车顶支持绝缘子及高压电器部件支持瓷瓶绝缘不良击穿、支持绝缘子表面因霜冻、雨雪等形成污垢，造成爬弧沿边放电时，接触网电流通过被击穿的支持绝缘子或支持瓷瓶、车顶到达钢轨形成短路，使受电弓滑板与接触网之间产生电弧烧损接触网。
3.HXD2型电力机车升弓压力不足、风管路漏泄，导致受电弓滑板与接触网虚接，在受电弓滑板与接触网之间产生电弧烧损接触网。
4.HXD2型电力机车车顶高压电器设备底座断裂、倾倒，接触车顶，导致高压电器设备接触车顶或接近车顶，造成接地。
当受电弓升弓时，滑板接近网线，产生电弧烧损接触网。
5.HXD2型电力机车车顶高压电器设备与车顶、非带电设备之间的空气绝缘最小距离小于210mm时；车内高压部分（电流互感器与主变压器导电杆连接部分）与车内非带电部件之间的空气绝缘最小距离小于210mm时会烧损接触网，高压电器设备与车体之间不能产生可靠的空气绝缘，易造成击穿形成短路，使受电弓滑板与接触网之间产生电弧烧损接触网。
6.HXD2型电力机车闭合主断升、降弓。