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附件 2: DF 型内燃机车转向架构架裂纹的处理研究 5 结题报告 1 引言 机务段负责维修的九台DF5型机车最早于 1998年购进，最晚购进于2004 年，都已使用十多年，机车的各种部件老化日益严重，各种意想不到的故障层出 不穷，给机车的安全运行带来了非常严重的负面影响。而今年的生产任务大幅度 增长，机务段的维修工作将面临前所未有的压力和困难。 2012年至2013年，机务段架修的33#、35#、40#机车先后发现转向架构架 架体开裂的故障，在行车中形成了安全隐患，经我们认真的研究、分析，认为是 由于港内线路曲线较多，并且曲线半径小，机车转向架的径向承载力加大，加上 机车长期使用的金属疲劳造成了多台机车转向架架体开裂。我们又对其它的六台 机车进行了检查，都存在着类似的问题。 2 研究背景及意义 2.1 裂纹原因分析 DF5型内燃机车走行部由两台结构完全相同的三轴转向架组成，每台转向架 由构架、轴箱、轮对、牵引杆装置、弹簧悬挂装置、旁承装置、牵引电动机悬挂 装置以及基础制动装置等部件组成。轮对产生的粘着力依次通过轴——轴箱—— 轴箱拉杆——转向架轴箱拉杆——转向架构架——构架拐臂座——拐臂——低 位牵引拉杆——车体牵引座——车体底架——牵引缓冲装置进行传递，从而产生 牵引力或制动力。其结构特点是在每台转向架上部设置4个弹性摩擦旁承，以承 担机车上部重量，并在车体与转向架间作回转运动时构成摩擦副。转向架构架是 转向架的主体部分，采用钢板焊接成封闭型结构。轴箱是连接轮对与构架的活动 关节，通过轴箱拉杆与构架相连，一系弹簧装置安装在轴箱弹簧座上，与其匹配 的油压减振器安装在轴箱端盖与构架减振器座上。轮对由轴箱拉杆定位，传递机 车在运行时的牵引力、制动力及横向与垂直动载荷，转向架构架如下图所示 牵引拉杆一端通过销与车体牵引座相连，另一端通过销与拐臂相连，拐臂通 过拐臂座与组焊在构架的牵引座相连，使左右拉杆传力保持均匀，牵引拉杆两端 均设置了球轴承，以适应转向架相对与车体的震动位移和各杆件之间的灵活转 动。当机车运行在曲线上时，牵引拉杆与转向架形成夹角a，拐臂销处所受的力 克分解w成与连接赶水平方向的分力F2和与连接杆垂直的分力F1，拐臂销受力 示意图如下所示 拐臂座受力与拐臂销受力大小一致方向相反。而中间横梁直接位于拐臂上 方，当机车通过曲线时，中间梁将承受较大的纵向剪切应力和一向外的拉伸力， 随着机车运用时间增加，作为应力集中的中间横梁焊缝、定位板、翼板必将产生 疲劳破损。 2.2 现场裂纹情况分析 构架裂纹部位一般都发生在构架侧梁顶板与内侧板间的焊缝上，但现在已从 侧梁，甚至在枕梁上也发现了纵横方向的裂纹。就2013年大修的39#机车而言， 最短的15mm,最长的达300mm。总长达到800mm裂纹，如此严重的裂纹状况，不 仅危及到机车的行车安全和正常的铁路运输，而且也使大修工作更加繁重。由于 构架裂纹比例高，更换构架是不现实的，因而，通过精心修理，力争充分利用原 有部件以满足运输需要就显得十分重要了。 如下图所示 后转向架开边前侧 梁顶板处，裂纹长度 220mm 3 转向架构架裂纹的处理研究方案设计 为确保机车大修质量以及现场作业安全，在公司、段领导多次召开现场会， 并提出了指导性意见的基础上，制定了转向架构架裂纹的处理研究方案。 3.1 转向架构架探伤 通过与沈阳铁路局锦州机务段进行技术交流，我们在焊修DF 型内燃机车转 5 向架裂纹作业中开始进入实施检查阶段，目前已对31,35，37,38，36，39机车 转向架构架裂纹进行了焊接修复，并采取了校方提供的技术手段，严格遵守工艺 规程，如在检查裂纹阶段利用表面探伤法中的着色探伤和电磁探伤两种探伤方法 对转向架构架进行精细探伤，来确保机车转向架各部位质量。探伤过程如下图所 示 裂纹探伤 3.2 焊接前焊接面处理 焊条焊前应烘焙2h，烘焙温度为200℃，保温且随用随取，为彻底消除裂纹， 从每条裂纹两端前10mm处刨槽。在裂纹处用砂轮切割出上底2MM下底10MM宽梯 形坡口。采用J422焊条焊修坡口焊前对刨槽边沿