铁路货车制动梁检修常见问题的原因和解决对策
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摘 要 在车辆运用和检修中，本文针对制动梁检修常见的问题做出分析，总结出货车转向架制动梁的主要故障是制动梁支柱裂纹及端轴开焊，支柱裂纹的主要原因是支柱制造不过关，组装别劲等。端轴开焊原因有焊接工艺执行不当，同轴度差，检测手段跟不上等，并提出相应的建议。
关键词 制动梁；支柱；端轴；裂纹；开焊
中图分类号 U26 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）102-0110-02
由于货物列车的提速和重载需要，对车辆配件的质量要求也越来越严格，制动梁是车辆基础装置的重要组成部分，制动梁支柱裂纹和端轴开焊是车辆部门惯性顽症之一，加强制动梁在定检时的质量和加强在运用中的检查是刻不容缓的问题。
1支柱裂纹
1.1支柱裂纹的原因
从制动梁的结构来看：支柱是槽钢制动梁的薄弱环节，两端与弓形槽钢和梁体焊接一起，成为制动梁的受力集中区域。支柱裂纹主要出现的区域在支柱双片根部与弓形杆连接方向（如图），有些是补焊后复裂。支柱顶部与槽钢梁焊接，中部的圆销孔与支柱杠杆相连，车辆制动时，支柱与槽钢承受较大的水平方向的应力，是应力的集中区域，车辆运行中，制动梁长期承受着交变的动载荷，容易造成金属疲劳，发展成为裂纹。
1.1.1 支柱强度不够
根据调查，支柱在铸造时，易产生切伤、缺肉、气孔、夹渣等缺陷。检修时发现，支柱在装制动杠杆孔的上端转角R5-R7mm处裂损量大。在运用中，支柱承受支柱杠杆和弓形槽钢的冲击，反复承受多种交变载荷的作用，强度不足容易产生疲劳裂纹。支柱和弓形槽钢接触部位受力复杂，约束力大，易产生应力集中，杠杆槽两端转角处强度不足，也易形成应力集中，从而产生疲劳裂纹。
1.1.2 检修质量不高
定检单位对制动梁进行检修时，检查都是依靠人工检查，检查质量受质检员的责任心、经验、精神状态、心理状态影响，存在漏检漏修问题。对支柱裂纹进行焊修时，没有经过焊前预热、除锈等准备，甚至采用普通电焊条直接进行施焊，造成焊缝强度不足，有的焊缝产生了新的裂纹。
1.1.3 支柱杠杆槽转角处擦伤
制动梁在运行和缓解中承受着恶劣的工况，基础制动装置如圆销、开口销、支柱杠杆孔磨耗过限得不到加修，车轮踏面圆周磨耗、闸瓦磨耗等原因，造成支柱杠杆在制动时移动量过大，易造成与支柱杠杆槽转角处接触并冲击，而支柱杠杆槽的上下转角处约束力较大，伸缩性差，从而产生擦伤。
1.1.4 支柱杠杆槽下部磨损
支柱杠杆与车辆长度方向成40°夹角，由于制造组装时控制不力，或运用中异物碰撞等原因，造成误差过大，使支柱杠杆与支柱别劲。支柱杠杆下部在上下拉杆的重力作用下，易与支柱杠杆槽下部产生接触。但是接触面积非常小，产生的应力非常大，在不断的摩擦与碰撞中，将支柱下部磨薄，从而产生裂纹。
1.1.5制动梁别劲
这是在运用中最易发生的状况。定检单位在组装转向架时，造成各制动梁或同一转向架两制动力不均匀。在运用中，由于闸瓦磨耗，更换闸瓦时不注意制动梁另一侧闸瓦的厚度差是否超限，造成制动梁别劲。制动梁别劲后，就易产生支柱杠杆与支柱杠杆槽的接触，久而久之，在接触部位产生裂纹。
1） 列检检查和定检检修时，应加强对制动梁易产生裂纹部位的检查，特别是加强对支柱杠杆槽转角处、支柱圆销孔处的检查，发现裂纹及时处理。在焊修时应选用与支柱材质相匹配的电焊条，对电焊条做好筛选整理工作，电焊条使用前注意烘干并放入保温桶，随用随取，保证焊缝的结实；
2）在全路范围内推广制动梁组合检查样板，在检修时将制动梁调整到位，保证两端轴的同轴度，从源头上杜绝在投入运用后产生的制动梁别劲现象；
3）适当改进支柱的结构尺寸，加大支柱圆柱的壁厚，以增加支柱的有效受力截面积。要严格按照图纸要求生产，支柱杠杆槽转角处R5-R7mm过渡圆弧必须制定相应工艺严格保证，减少此处应力集中；
4）提高新造支柱的材质。现有使用的支柱材质采用ZG230-450，根据运用中反馈出的经验，其故障率高，强度不足，建议采用B级钢增强强度；
5）现有的支柱要提高铸造质量，按照TB/T4644-91的要求，在支柱易产生应力集中的杠杆槽两端转角处适当加厚，在工艺上杜绝夹渣、疏松、气孔、切伤等铸造缺陷；
6）列检更换制动梁时，应检查各移动和固定杠杆孔距尺寸。更换闸瓦时，同一制动梁两闸瓦厚度应不大于20mm；定检或临修时，同一制动梁两闸瓦厚度差应不大于10mm，防止制动梁由此产生别劲。
2端轴开焊
2.1端轴开焊的原因
1） 制动梁端轴与闸瓦托材质不同，之间的焊缝是相连接最薄弱的部位。在运用中，端轴承受交变载荷循环次数多，按每辆货车一年运行90000千米计算，若轮对出现故障，端轴承受的交变载荷将达到303000000次。经过交变载荷的循环作用，端轴和闸瓦托的焊缝处产生裂纹，在车辆制动力的作用下不断扩展，造成焊缝强度不足，最终导致端轴开焊；
2） 端轴和闸瓦托主要通过2条纵向的焊缝和尾部焊缝连接。在检修中发现，端轴和闸瓦托的间隙大于1mm时未用金属片塞严，造成强度不足。在焊装端轴时，可能仅凭经验目测，使端轴与闸瓦托安装槽孔中心线不一致，端轴产生倾斜，导致车辆在运行中，与滑槽进行点接触，造成焊缝应力增大，容易开焊。还有在转向架组装中，侧架两侧滑槽高低不同，造成制动梁端轴局部的过度摩擦，或没有按规定在磨耗处加油，造成滚子轴与套筒之间、套筒与侧架滑槽磨耗板产生了严重的磨耗，磨耗导致削弱了端轴的强度，也易造成制动梁别劲，焊缝应力集中而使端轴产生裂纹、开焊；
3） 端轴组焊工艺执行不严格。定检单位在更换端轴时，段修工艺规定从闸瓦托端面5mm处起焊，而实际检查发现许多端轴没有留这5mm的间隙，甚至将端轴与挡圈焊在了一起。由于没有余量，而闸瓦托前端面是端轴承受弯矩最大处，在此处组装焊接时产生的热影响区导致产生热应力也较大，在车辆运行中承受交变载荷外力作用下，焊缝易产生疲劳裂纹发展至端轴开焊；
4）闸瓦托与槽钢弓形杆之间的组装标准是间隙小于3mm，而实测多数间隙较大，导致闸瓦托与制动梁槽钢接触面积较小，制动力在传递时焊缝承受的荷载较大，易使焊缝产生裂纹；
5）现有闸瓦托的材质是ZG230—450，端轴材质是Q275，材质不一致导致可焊性差，其焊接点的性质相当于裂纹开坡口焊接，焊后对焊缝的保护措施不够，焊缝承担了较大的内应力，在运行中容易开焊；
6） 定检加修制动梁时，未按规定对端轴进行探伤检查，造成漏修；
7）车辆运用状态不良导致端轴开焊。货车在运行中出现轮对故障，如踏面擦伤或踏面剥离导致转向架出现过大振动，或同一制动梁两侧闸瓦厚度差过限，导致制动梁受力不均或别劲也易引起轴端裂纹。
2.2端轴开焊的解决对策
1） 端轴在组焊时严格使用专用高精度制动梁同轴度定位装置，保证两个端轴在同一轴线上，保证闸瓦托与端轴的组装间隙。转向架在组装时保证两侧架滑槽的平行位置，在检修时保证端轴的受力面积不减小，杜绝端轴的偏心受力。在运用中对出现故障的轮对及时更换，减少制动梁承受过大的冲击荷载，从而减少端轴焊缝裂纹；
2）严格执行焊接工艺，改进焊接方法，保证端轴与闸瓦托的焊接质量。选用端轴材质时尽量选用30钢或Q275钢，焊前对焊接部位清理油渍、锈垢，进行适当预热，焊接环境温度不低于10℃。采用合理的焊接顺序，焊两条纵焊缝时，由挡圈处开始焊改为向挡圈方向施焊，这样改进能保证始焊点的焊接质量，还可以保证焊缝熔池存在时间长不流失，提高强度，降低焊缝淬硬性影响，减少应力集中，用高质量的焊缝提高端轴的抗疲劳强度；
3）制动梁端轴在焊接选配时，应按制动梁端轴槽的直径选配适合的尺寸，既能易于焊接，又能保证两端轴的同轴度。制动梁端轴与闸瓦托焊接可以用CO2气体保护焊，较手工电弧焊更易获得高质量的焊缝。严格控制端轴与闸瓦托内表面间隙，间隙大于1mm时需用金属塞严再焊，保证焊接质量；
4）建议车辆在厂修时全部更换制动梁端轴，可以大幅度减少端轴长期使用导致的裂纹和开焊问题，还可以避免电磁探伤不易发现的制动梁裂损问题。要加强制动梁探伤检查工作，将闸瓦托与端轴纳入探伤范围内，不合格者坚决不用，从而达到以定检保运用的目的。
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